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DE102009017051A1 - Process for recovering pulp from lignocellulosic biomass - Google Patents

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DE102009017051A1
DE102009017051A1 DE102009017051A DE102009017051A DE102009017051A1 DE 102009017051 A1 DE102009017051 A1 DE 102009017051A1 DE 102009017051 A DE102009017051 A DE 102009017051A DE 102009017051 A DE102009017051 A DE 102009017051A DE 102009017051 A1 DE102009017051 A1 DE 102009017051A1
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DE
Germany
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alkanolamine
pulp
digestion
mea
water
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102009017051A
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German (de)
Inventor
Rudolf Prof. Dr. Dr. Patt
Andreas Dr. Kreipl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KLINGELE GOLFKARTON C.V, NL
Original Assignee
Zylum Beteiligungs GmbH and Co Patente II KG
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Publication date
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Priority to CN201080022863.9A priority patent/CN102449232B/en
Priority to MX2011010552A priority patent/MX2011010552A/en
Priority to NZ595745A priority patent/NZ595745A/en
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Priority to RU2011143465/12A priority patent/RU2534067C2/en
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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff durch Abtrennen von Lignin aus einer Lignocellulose-haltigen Biomasse in Form von Pflanzen bzw. Pflanzenteilen, wobei die Lignocellulose-haltige Biomasse in einem alkalischen Medium, das Alkanolamin enthält, in einem Kocher aufgeschlossen und gelöstes Lignin von dem erhaltenen Rohzellstoff abgetrennt wird. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lignocellulose-haltige Biomasse nicht auf Holz zurückgeht und bei einer Temperatur von weniger als etwa 170°C in einem auf Alkanolamin und Wasser beruhenden Aufschlussmittel aufgeschlossen wird, in dem das Gewichtsverhältnis von Alkanolamin zu Wasser auf 80 : 20 bis 20 : 80 eingestellt ist, und anfallender Rohzellstoff nach üblichen Verfahren von der Ablauge getrennt wird. Von besonderem Vorteil ist dieses Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff aus Einjahrespflanzen, insbesondere Weizenstroh. Das Verfahren wird begünstigt, indem der Aufschluss in Gegenwart eines Katalysators, insbesondere von Anthrachinon, durchgeführt wird. Es kann sich ein vorteilhaftes Bleichen anschließen. Dieses Verfahren zeichnet sich durch große Wirtschaftlichkeit aus, insbesondere aufgrund der hohen Rückgewinnungsraten der eingesetzten Alkanolamine, und führt zu geringeren Umweltbelastungen durch Abwässer und zu reduzierten Entsorgungskosten. Die Verfahrensgestaltung führt zu einer hohen Ausbeute an Zellstoff und weitgehend ausgeschlossenem Abbau an Alkanolamin, insbesondere ...Disclosed is a process for the recovery of pulp by separating lignin from a lignocellulosic biomass in the form of plants or plant parts, wherein the lignocellulosic biomass in an alkaline medium containing alkanolamine, digested in a digester and dissolved lignin of the obtained raw pulp is separated. This process is characterized in that the lignocellulosic biomass is not derived from wood and is digested at a temperature of less than about 170 ° C in an alkanolamine and water based disintegrant in which the weight ratio of alkanolamine to water is 80:20 is set to 20: 80, and resulting raw pulp is separated from the spent liquor by conventional methods. Of particular advantage is this process for the production of pulp from annual plants, in particular wheat straw. The process is favored by carrying out the digestion in the presence of a catalyst, in particular anthraquinone. It may be followed by an advantageous bleaching. This process is characterized by great economy, in particular due to the high recovery rates of the alkanolamines used, and leads to lower environmental impact of wastewater and reduced disposal costs. The process design leads to a high yield of pulp and largely excluded degradation of alkanolamine, in particular ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff durch Abtrennen von Lignin aus einer Lignocellulose-haltigen Biomasse, insbesondere aus Stroh und anderen Fasern liefernden Nicht-Holzpflanzen, wobei die Lignocellulose-haltige Biomasse in einem alkalischen Medium, das Alkanolamin enthält, in einem Kocher aufgeschlossen und gelöstes Lignin und niedermolekulare Kohlenhydrate von dem erhaltenen Rohzellstoff abgetrennt werden.The The invention relates to a process for the production of pulp Separating lignin from a lignocellulosic biomass, in particular straw and other fiber-supplying non-woody plants, wherein the lignocellulosic biomass is in an alkaline medium, contains the alkanolamine, digested in a digester and dissolved lignin and low molecular weight carbohydrates are separated from the obtained raw pulp.

Während der letzten 30 Jahre ist die weltweite Herstellung von Zellstoff aus anderer Biomasse als Holz ständig angestiegen. Der Anteil an Fasernstoffen, die nicht auf Holz als Ausgangsmaterial zurückgehen, beträgt weltweit nahezu 12%. Weizen wird auf allen Kontinenten angebaut, so dass dessen Stroh zur Herstellung von Zellstoff umfangreich genutzt werden könnte. Nach den Statistiken der FAO der Vereinten Nationen (aus 2007) überschreitet die weltweite Produktion von Weizen 600 Millionen Tonnen. 15 Millionen Tonnen davon wurden allein im Iran produziert. Etwa die Hälfte des anfallenden Weizenstrohs wird in Farmen genutzt. Die andere Hälfte wird entweder verbrannt oder in den Boden gepflügt. Aufgrund dieser Daten kann gefolgert werden, dass die Menge an Weizenstroh, die zur Zellstoffherstellung zur Verfügung steht, zur Herstellung von jährlich 100 Millionen Tonnen Zellstoff genutzt werden könnte. Tatsächlich werden nur 4,5 Millionen Weizenstroh-Zellstoff hergestellt. Der Aufschluss mit Natronlauge ist ein vorherrschendes Verfahren zur Herstellung von Zellstoff aus Jahrespflanzen. Dieser zeigt schwerwiegende Nachteile. Stark alkalische Aufschlusslaugen lösen zu einem erheblichen Ausmaß Kohlenhydrate, was die Ausbeute an Zellstoff beeinträchtigt. Die meisten Jahrespflanzen haben einen hohen Gehalt an Silikaten, die in den stark alkalischen Aufschlusslösungen zu einem erheblichen Ausmaß gelöst werden, was zu ernsthaften Probleme in den Eindampfanlagen und den Rückgewinnungskesseln führt. Dies sind die Hauptgründe, wieso die Handhabung von Ablaugen des Sodaverfahrens und die Wiedergewinnung der Aufschlusschemikalien weiterhin problematisch sind.While The last 30 years is the worldwide production of pulp from biomass other than wood constantly increased. Of the Proportion of fiber materials that do not rely on wood as the starting material decline is nearly 12% worldwide. wheat is cultivated on all continents, so that its straw is used for the production of Pulp could be used extensively. According to the statistics FAO of the United Nations (from 2007) the world production of wheat 600 million tons. 15 million Tons of it were produced in Iran alone. About half of the resulting wheat straw is used in farms. The other Half is either burned or plowed into the ground. Based on these data, it can be concluded that the amount of wheat straw, which is available for pulp production, for the production 100 million tons of pulp per year are used could. In fact, only 4.5 million wheat straw pulp produced. The digestion with caustic soda is a prevalent one Process for the production of pulp from annual plants. This shows serious disadvantages. Dissolve strongly alkaline digestion liquors carbohydrates to a significant extent, resulting in the yield affected by pulp. Most annual plants have a high content of silicates that are in the highly alkaline Digestion solutions solved to a considerable extent causing serious problems in the evaporation plants and the recovery boilers leads. These are the main reasons why the handling leaching the soda process and recovering the digestion chemicals continue to be problematic.

Theoretisch können organische Lösungsmittel allein oder in Vermischung mit Wasser die Probleme der Chemikalienrückgewinnung überwinden, die mit einer herkömmlichen Zellstoffgewinnung aus Jahrespflanzen verbunden sind. Insbesondere können niedrigsiedende Alkohole oder organische Säuren leicht durch Destillation wiedergewonnen und in einen folgenden Kochprozess rückgeführt werden. Gelöstes organisches Material kann entweder zur Energiegewinnung verbrannt oder verschiedenen Anwendungen zugeführt werden, wie zur Alkohol- oder zur Hefeproduktion oder als Chemierohstoff. Allerdings benutzt bisher kein kommerzielles Zellstoffverfahren organische Lösungsmittel.Theoretically may be organic solvents alone or in Mixing with water overcomes the problems of chemical recovery, those with conventional pulp production from annual plants are connected. In particular, low-boiling alcohols or organic acids easily recovered by distillation and returned to a subsequent cooking process become. Dissolved organic material can either be added to Energy production burned or fed to various applications be used for alcohol or yeast production or as a chemical raw material. However, so far no commercial pulp process is used organic solvents.

Seit langem ist Monoethanolamin (MEA) als sehr selektives Delignifizierungsmittel und zur Isolation von Holocellulose und zur Bestimmung ihres Gehalts in Holz bekannt (vgl. Harlow, W. M., Wise, L. E., Am. J. Botany 25 (1938): S. 217–219 ). Danach erfolgten vielfältige Studien über die Verwendung von MEA zur Herstellung von Zellstoff. Hauptsächlich betreffen diese Forschungen die Verwendung von Holz als Rohmaterial. MEA wurde bei der alkalischen Zellstoffgewinnung herangezogen, um den Delignifizierungsprozess zu unterstützen. Ausgedehnte Studien über die Verwendung von MEA als einzigem Delignifizierungsmittel beim Kochen von Laubholz (Eucalyptus grandis) und Nadelholz (Pinus elliotti) wurden von Wallis durchgeführt (vgl. Wallis, Cellulose Chemistry and Technology, 10(3) (1976), S. 345–355 ). Die angenommenen Reaktionen, die während der MEA-Delignifizierung von Holz ablaufen, sind in der Literatur beschrieben (a. a. O.).Monoethanolamine (MEA) has long been recognized as a very selective delignifying agent and for isolating holocellulose and determining its content in wood (cf. Harlow, WM, Wise, LE, Am. J. Botany 25 (1938): pp. 217-219 ). Thereafter, various studies have been conducted on the use of MEA for the production of pulp. Mainly this research concerns the use of wood as raw material. MEA was used in alkaline pulping to aid in the delignification process. Extensive studies on the use of MEA as the sole delignifying agent in hardwood (Eucalyptus grandis) and coniferous (Pinus elliotti) cooking were carried out by Wallis (cf. Wallis, Cellulose Chemistry and Technology, 10 (3) (1976), pp. 345-355 ). The assumed reactions that occur during the MEA delignification of wood are described in the literature (loc. Cit.).

Das herausragende Kennzeichen der Zellstoffgewinnung mit MEA ist der ausnehmend gute Schutz von Hemicellulosen, was zu einer ungewöhnlich hohen Ausbeute an Zellstoff führt. Andererseits ist der maximale Delignifizierungsgrad, der mit MEA als einzigem Delignifizierungsmittel erhalten wird, begrenzt, insbesondere im Falle von Nadelholz. Daher müssen scharfe Kochbedingungen, insbesondere hohe Temperaturen, angewandt werden, um eine ausreichende Delignifizierung bei der Herstellung eines zum Bleichen geeigneten Zellstoffs zu erhalten. Diesbezüglich muss bedacht werden, dass sich MEA bei einem Siedepunkt von etwa 171° zersetzt. Deswegen sollte die Temperatur von etwa 171°C beim Biomasseaufschluss unterschritten werden, um zu starke Verluste an MEA zu vermeiden. Des Weiteren ist zu beachten, dass MEA bei Reaktionen mit Lignin verbraucht werden kann und demzufolge die MEA-Verluste hoch sind, wenn das zur Zellstoffgewinnung herangezogene Rohmaterial einen hohen Gehalt an Lignin aufweist, das aufgrund seiner Struktur schwierig abzubauen ist.The outstanding characteristics of pulp production with MEA is the exceptionally good protection of hemicelluloses, resulting in an unusual high yield of pulp leads. On the other hand, that is maximum degree of delignification, with MEA as the sole delignifying agent is limited, especially in the case of softwood. Therefore must use sharp cooking conditions, especially high temperatures be sufficient to delignify in the production to obtain a pulp suitable for bleaching. In this regard, It must be remembered that MEA decomposes at a boiling point of about 171 °. Therefore, the temperature of about 171 ° C should biomass digestion underrun to avoid excessive loss of MEA. Furthermore, it should be noted that MEA in reactions with lignin and therefore the MEA losses are high, if the raw material used for pulp production has a high content of lignin, which is difficult due to its structure is to be reduced.

Ausgehend von diesen Fakten kann gefolgert werden, dass MEA zur Zellstoffgewinnung aus Nadelholz nicht herangezogen werden sollte. Zur Zellstoffgewinnung aus Laubholz kann MEA grundsätzlich verwendet werden. Es erscheint zweifelhaft, dass es sich hier um eine praktisch wertvolle Alternative handelt, da die anzuwendenden Temperaturen hoch sein müssen. Selbst kleine Verluste an MEA machen dieses Verfahren gegenüber herkömmlichen Kraft-Zellstoffverfahren mit ihrem sehr wirksamen Wiedergewinnungssystem für anorganische Kochchemikalien nicht wettbewerbsfähig.Based on these facts, it can be concluded that MEA should not be used for pulpwood pulp production. MEA can generally be used for pulp production from hardwood. It seems doubtful that this is a practically valuable alternative as the temperatures to be applied must be high. Even small losses of MEA make this process over conventional kraft pulp processes with their very effective recovery system for inorganic cooking chemicals not competitive.

Die Situation unterscheidet sich vollständig, wenn Jahrespflanzen, wie Weizenstroh, als Rohmaterial zur Gewinnung von Zellstoff nach dem Soda-Herstellungsverfahren verwendet werden. Aufgrund des Problems, das mit dem hohen Silikatgehalt in alkalischen Aufschlusslaugen verbunden ist, haben die meisten Anlagen zur Strohzellstoffherstellung kein Chemikalienrückgewinnungssystem. Sämtliches Natriumhydroxid, das beim Aufschluss herangezogen wird, muss ergänzt werden. Darüber hinaus hat Weizenstroh einen niedrigen Lignin-Gehalt, kann unter milden Bedingungen leicht aufgeschlossen werden und erfordert zur Auflösung von Lignin eine relativ geringe Charge an Chemikalien. Der besonders große Vorteil des Aufschlusses von Jahrespflanzen mit MEA liegt in der direkten destillativen Wiedergewinnung von MEA. Nach der Destillation von MEA kann das restliche organische Material entweder als Chemierohstoff oder als stickstoffhaltiger organischer Dünger herangezogen werden, der im Gegensatz zu mineralischem Stickstoffdünger langzeitig wirkt, da Stickstoff durch mikrobiellen Abbau des Trägermaterials allmählich freigesetzt wird.The Situation is completely different when annual plants, like wheat straw, as a raw material for the production of pulp used in the soda production process. Because of the problem, that with the high silicate content in alkaline digestion liquors most plants have straw pulp production no chemical recovery system. AND ALL Sodium hydroxide, which is used in the digestion, must be supplemented become. In addition, wheat straw has a low lignin content, can be easily digested under mild conditions and requires For dissolution of lignin a relatively small batch Chemicals. The big advantage of the digestion of annual plants with MEA is in direct distillative recovery from MEA. After the distillation of MEA, the remaining organic Material either as chemical raw material or as nitrogen-containing organic fertilizer are used, in contrast to mineral nitrogen fertilizer acts long-term, since Nitrogen by microbial degradation of the carrier material is gradually released.

Zur Vervollständigung des vorstehend geschilderten relevanten Standes der Technik soll noch auf folgende Patentliteratur eingegangen werden: Die US-A-4 597 830 befasst sich mit dem Aufschluss von Lignocellulose in einer wässrigen Lösung, die einen Katalysator, wie Anthrachinon, enthält, wobei zur Begünstigung des Aufschlusses der Lignocellulose ein Alkohol/Amin-Gemisch herangezogen wird. Die US-A-4 178 861 beschreibt ebenfalls den Aufschluss Lignocellulose-haltiger Materialien und schlägt hierzu den Einsatz von u. a. wasserfreiem Monoethanolamin unter gleichzeitigem Zusatz von Katalysatoren, wie Anthrachinon, vor. Die EP-B-0 149 753 befasst sich mit dem Aufschluss von Holz unter Wärme- und Druckeinwirkung durch Imprägnieren und Kochen von Schnitzeln oder Spänen in einer wässrigen Aufschlusslösung, die ein kurzkettiges Alkanolamin, wie Monoethanolamin, neben Ammoniumhydroxid als Katalysator enthält. Die DE-A-26 40 027 betrifft eine Weiterentwicklung des klassischen Soda-Aufschlussverfahrens, wobei u. a. Anthrachinon eingesetzt wird.In order to complete the relevant prior art described above, the following patent literature should be discussed: US-A-4 597 830 deals with the digestion of lignocellulose in an aqueous solution containing a catalyst, such as anthraquinone, using an alcohol / amine mixture to promote digestion of the lignocellulose. The US-A-4,178,861 also describes the digestion of lignocellulose-containing materials and proposes the use of, inter alia, anhydrous monoethanolamine with simultaneous addition of catalysts, such as anthraquinone. The EP-B-0 149 753 deals with the decomposition of wood under heat and pressure by impregnation and boiling of chips or shavings in an aqueous digestion solution containing a short-chain alkanolamine, such as monoethanolamine, in addition to ammonium hydroxide as a catalyst. The DE-A-26 40 027 relates to a further development of the classical soda-digestion process, whereby among other things anthraquinone is used.

Die obigen Ausführungen zum Stand der Technik zeigen, dass sich hier vielfältige Aufgaben der Verbesserung stellen. Dies gilt auch für Aufschlussverfahren, bei denen Alkanolamine, insbesondere Monoethanolamin, herangezogen werden. So ist der Verlust an verbrauchtem Alkanolamin bei den beschriebenen Aufschlussverfahren sehr hoch und die erreichbare Delignifizierung-begrenzt. Es wäre erstrebenswert, in großer Menge verfügbares Getreidestroh, insbesondere Weizenstroh, wirtschaftlich mit Alkanolamin zu Zellstoff zu verarbeiten und dabei einen Abbau des Zellstoffs und eine Zersetzung von Alkanolamin während des Aufschlusses auszuschließen bzw. mindestens zu reduzieren. Wünschenswert wäre es auch, das Alkanolamin aus dem Prozess weitgehend rückzugewinnen und dem Verfahren wieder zuzuführen. In Weiterbildung eines derartigen erstrebenswerten technischen Vorschlags sollte zusätzlich eine umweltfreundliche Bleiche des Zellstoffs anzuschließen sein, so dass das Gesamtverfahren der Zellstoffherstellung den technologischen und wirtschaftlichen Notwendigkeiten eines modernen Zellstoffherstellungsverfahrens angepasst werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorstehend aufgeführten Forderungen zu erfüllen.The The above statements on the prior art show that Here are many tasks of improvement. This also applies to digestion processes in which alkanolamines, especially monoethanolamine, are used. That's the loss consumed alkanolamine in the digestion procedures described very high and the achievable delignification-limited. It would be desirable, high-availability cereal straw, in particular wheat straw, economically with alkanolamine to pulp process and thereby a degradation of the pulp and a decomposition exclude alkanolamine during digestion or at least reduce. Would be desirable it also largely recovers the alkanolamine from the process and to recycle the process. In development of such desirable technical proposal should be additional to connect an environmentally friendly bleach of the pulp so that the overall process of pulp production technological and economic needs of a modern pulp manufacturing process can be adjusted. The present invention is therefore the Task based, the claims listed above to fulfill.

Die Lösung der hiermit angesprochenen Aufgabe, von der die vorliegende Erfindung ausgeht, stellt sich in einer Weiterbildung des eingangs geschilderten Standes der Technik dadurch dar, dass die Lignocellulose-haltige Biomasse nicht auf Holz zurückgeht und bei einer Temperatur von weniger als etwa 170°C in einem auf Alkanolamin und Wasser beruhenden Aufschlussmittel aufgeschlossen wird, in dem das Gewichtsverhältnis von Alkanolamin zu Wasser auf 80:20 bis 20:80 eingestellt ist, und anfallender Rohzellstoff nach üblichen Verfahren von der Ablauge getrennt wird.The Solution to the problem addressed here, of which the Present invention proceeds, turns in a development of the above-described prior art in that the lignocellulosic biomass does not go back to wood and at a temperature of less than about 170 ° C in a digestor based on alkanolamine and water in which the weight ratio of alkanolamine increases Water is set to 80:20 to 20:80, and resulting raw pulp is separated from the waste liquor by conventional methods.

Der Kern der Erfindung liegt demzufolge darin, dass nicht jede beliebige Lignocellulose-haltige Biomasse für das bezeichnete Verfahren herangezogen werden kann, sondern sie sich insbesondere auf Stroh und andere Fasern liefernde Nicht-Holzpflanzen beschränkt. Darüber hinaus hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass Alkanolamin im Gemisch mit Wasser unter Einhaltung eines bestimmten. Gewichtsverhältnisses von Alkanolamin zu Wasser als Aufschlussmittel besonders geeignet ist, wobei außerdem die Begrenzung der Höchsttemperatur bei der Verfahrensführung bedacht werden muss. Durch den Einsatz des Aufschlussmittels Alkanola min/Wasser stellen sich überraschende Vorteile ein, auf die später noch detailliert eingegangen werden soll. Zunächst sollen die erfindungsrelevanten Merkmale und bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung näher dargestellt werden:
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ausdrücklich darauf gerichtet, dass Lignin und andere Begleitstoffe, wozu auch Hemicellulosen (Polyosen) zählen, möglichst weitgehend vom Zellstoff abgetrennt werden. Dabei unterliegt der Begriff Lignocellulose-haltige Biomasse, wie oben gezeigt, einer relevanten Einschränkung dadurch, dass die Lignocellulose-haltige Biomasse nicht auf Holz zurückgehen soll, da damit die angestrebte Abtrennung von Lignin unter vorteilhaften Bedingungen nicht in nennenswertem Umfang möglich ist. Daher kommen im Rahmen der Erfindung insbesondere Pflanzen und Pflanzenteile von Einjahrespflanzen, wie insbesondere Stroh von Getreide, wie Weizen, Gerste, Hafer, Roggen, Mais und Reis, sowie getrocknete Gräser, Schilf, Zuckerrohr-Bagasse und Bambus, in Frage. Unter den oben genannten Einjahrespflanzen ist Weizenstroh besonders bevorzugt. Diese Einjahrespflanzen haben meistens einen vergleichsweise hohen Silikatgehalt, der möglicherweise für den mit der Erfindung erzielbaren Erfolg bedeutsam ist, ohne darin eine beschränkende Angabe zu sehen. Grundsätzlich ist es möglich, solche Biomassen heranzuziehen, die bezüglich ihrer chemischen und morphologischen Zusammensetzung mit den Materialien, die auf Einjahrespflanzen zurückgehen, vergleichbar sind. Es ist hier anzumerken, dass die Aufarbeitung von Holz zu Zellstoff im Stand der Technik gelöst ist, wobei das Sulfat-Verfahren besonders wirtschaftlich ist.
The essence of the invention is therefore that not any lignocellulosic biomass can be used for the designated method, but it is limited in particular to straw and other fibers supplying non-woody plants. In addition, it has surprisingly been found that alkanolamine in admixture with water while maintaining a specific. Weight ratio of alkanolamine to water as a digestion agent is particularly suitable, and in addition the limitation of the maximum temperature in the process has to be considered. The use of the digestion agent alkanolamine / water produces surprising advantages, which will be discussed in detail later. First, the invention-relevant features and preferred embodiments of the invention are shown in more detail:
The method according to the invention is expressly directed to lignin and other accompanying substances, including hemicelluloses (polyoses), being separated as far as possible from the pulp. The term lignocellulosic biomass, as shown above, is subject to a relevant limitation in that the lignocellulosic biomass should not be due to wood, since thus the desired Abtren lignin is not possible under advantageous conditions to any appreciable extent. Therefore come within the scope of the invention, in particular plants and plant parts of annual plants, in particular straw of cereals such as wheat, barley, oats, rye, corn and rice, and dried grasses, reeds, sugar cane bagasse and bamboo in question. Among the above-mentioned annual plants, wheat straw is particularly preferable. These annual plants usually have a comparatively high silicate content, which may be significant for the success of the invention, without being construed as limiting. In principle, it is possible to use such biomasses, which are comparable in their chemical and morphological composition with the materials derived from annual plants. It should be noted here that the processing of wood to pulp is solved in the prior art, wherein the sulfate process is particularly economical.

In der Regel wird die Biomasse, bevor sie dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführt wird, hinlänglich zerkleinert, so beispielsweise durch Häckseln und im Einzelfall auch durch weitergehendes Zerkleinern. Auch kann es zweckmäßig sein, die Biomasse vor Verfahrensbeginn zu trocknen, wobei ein zu weitgehendes Trocknen nicht sinnvoll ist, da die Wassermenge, die die Biomasse in das erfindungsgemäße Verfahren einbringt, und diejenige, die in dem Aufschlusssystem enthalten ist, die vorstehend angesprochenen Rahmenbedingungen des Verhältnisses Alkanolamin zu Wasser einhalten muss.In The rule is the biomass before it is the inventive Process is fed, sufficiently comminuted, for example by shredding and in individual cases also by further crushing. Also, it may be appropriate be to dry the biomass before the start of the process, with one to extensive drying does not make sense, since the amount of water, the the biomass in the process of the invention and those included in the digestion system is, the above-mentioned conditions of the relationship Alkanolamine must comply with water.

Grundsätzlich ist es möglich, die Biomasse, bevor sie dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführt wird, nach bekannten Verfahren des Standes der Technik vorzubehandeln, um beispielsweise eine vorausgehende Erweichung des Faserverbundes zu erreichen. So könnte dies dadurch erfolgen, indem das Ausgangsmaterial einer bekannten Steam- oder Ammoniakbehand lung unterzogen wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass derartige Maßnahmen in der Regel keine Vorteile bieten.in principle it is possible to use the biomass before it becomes the invention Method is supplied, according to known methods of Pre-treat prior art, for example, a preceding Softening of the fiber composite to achieve. So this could be be done by the starting material of a known steam or ammonia treatment. However, it has been shown that As a rule, such measures do not offer any advantages.

Bezüglich des Begriffs Alkanolamin unterliegt die Erfindung keinen relevanten Einschränkungen. Es ist bevorzugt, dass als Alkanolamin ein kurzkettiges Alkanolamin, insbesondere ein Alkanolamin mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, herangezogen wird. Unter diesen Alkanolaminen sind Monoethanolamin, Monopropanolamin, Monobutanolamin und/oder Diglykolamin, insbesondere Monoethanolamin, als bevorzugt anzusehen. Das Aufschlussmittel Monoethanolamin (MEA)/Wasser weist verschiedene Vorzüge auf. Beim Aufschluss schützt MEA die Cellulose vor dem Abbau und konserviert auch die Hemicellulosen. Gleichzeitig wirkt es delignifizierend. Bei dem Aufschluss der Lignocellulose-haltigen Biomasse bzw. bei der Extraktion des Lignins kann es von Vorteil sein, zusätzlich ein weiteres Lösungsmittel für Lignin heranzuziehen, insbesondere mit Quellwirkung für die Cellulose und Hemicellulose.In terms of of the term alkanolamine, the invention is not subject to any relevant Restrictions. It is preferred that as alkanolamine a short-chain alkanolamine, in particular an alkanolamine with 1 up to 8 carbon atoms, in particular 1 to 4 carbon atoms, is used. Among these alkanolamines are monoethanolamine, Monopropanolamine, monobutanolamine and / or diglycolamine, in particular Monoethanolamine, to be regarded as preferred. The disintegrating agent monoethanolamine (MEA) / Water has several benefits. In the digestion MEA protects the cellulose from degradation and preserves also the hemicelluloses. At the same time it is delignifying. In the digestion of the lignocellulosic biomass or in The extraction of lignin may be an advantage, in addition to use another solvent for lignin, in particular with swelling action for the cellulose and hemicellulose.

Die Rahmenbedingungen, die beim Verhältnis Alkanolamin zu Wasser einzuhalten sind, sind mit 80:20 bis 20:80 festgelegt. Bevorzugt ist es, wenn das Verhältnis Alkanolamin zu Wasser auf 70:30 bis 30:70, insbesondere auf 60:40 bis 40:60 eingestellt wird. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn das Verhältnis von Alkanolamin zu Wasser 53 bis 57 bis 57 bis 53 beträgt. Die hierbei einbezogene Wassermenge bezieht sich, wie bereits ausgeführt, nicht nur auf den Wassergehalt der Mischung Alkanol/Wasser, die das Aufschlussmittel im Kocher bzw. herangezogenen Autoklaven darstellt, sondern auch auf den Anteil an Wasser, der durch die mehr oder weniger feuchte Biomasse in das Aufschlusssystem eingetragen wird. So könnte man als bevorzugte Regel angeben, dass eine Biomasse zu hohen Wassergehaltes zweckmäßigerweise durch Trocknen auf einen Wassergehalt von etwa 10 bis 30%, insbesondere etwa 15 bis 25% eingestellt wird. Ein weitergehendes Entwässern wäre mit einem größeren Energieaufwand verbunden und würde keinen Vorteil bieten.The Framework conditions, the ratio of alkanolamine to water are to be adhered to are fixed at 80:20 to 20:80. Prefers It is when the ratio alkanolamine to water at 70:30 is set to 30:70, in particular 60:40 to 40:60. All it is particularly preferred if the ratio of alkanolamine to water 53 to 57 to 57 to 53. The hereby The amount of water involved, as already stated, not only on the water content of the mixture alkanol / water, the represents the digestion agent in the digester or used autoclave, but also on the proportion of water passing through the more or less moist biomass is added to the digestion system. So could One can specify as a preferred rule that a biomass to high water content expediently by drying to a water content is adjusted from about 10 to 30%, in particular about 15 to 25%. Further drainage would be with a larger one Energy consumption and would provide no benefit.

Für die Erfindung ist es sehr wesentlich, dass bei der Verfahrensführung zur Gewinnung von Zellstoff aus der Biomasse innerhalb des Kochers bzw. Autoklaven, in dem sich das angesprochene Aufschlussmittel aus Alkanolamin und Wasser befindet, die Temperatur von etwa 170°C nicht überschritten wird. Von den Erfindern wurde gefunden, dass ein Überschreiten dieser Temperatur zu einem Abbau und Verlust an eingesetztem Alkanolamin, insbesondere Monoethanolamin, führen würde. Andererseits könnten höhere Temperaturen zu einem unerwünschten Zellstoffabbau führen. Daher ist es besonders vorteilhaft, die Temperatur beim Auf schluss auf weniger als etwa 165°C, insbesondere weniger als 150°C einzustellen. Als bevorzugte tiefste Temperatur des Aufschlusses sind etwa 120°C, insbesondere etwa 140°C anzugeben. Der Temperaturbereich von 140 bis 160°C gilt als besonders bevorzugt, da hiermit die vorstehend formulierte Aufgabe der Erfindung besonders vorteilhaft gelöst wird.For the invention it is very important that in the process management for obtaining pulp from the biomass within the digester or autoclave in which the mentioned digestion agent Alkanolamine and water is the temperature of about 170 ° C is not exceeded. It was found by the inventors that exceeding this temperature to a degradation and loss of alkanolamine used, in particular monoethanolamine, would lead. On the other hand could be higher Temperatures lead to an undesirable pulping. Therefore, it is particularly advantageous, the temperature at the conclusion less than about 165 ° C, especially less than 150 ° C adjust. As the preferred lowest temperature of the digestion indicate about 120 ° C, especially about 140 ° C. The temperature range from 140 to 160 ° C is considered special preferred, since hereby the above formulated object of the invention is solved particularly advantageous.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt sich in der Regel durch die eingebrachten Chemikalien ein alkalisches Medium. Demzufolge liegt der pH-Wert über 7, insbesondere bei mehr als 10 und auch bei etwa 12. Dies geht aus den nachfolgenden Beispielen hervor.at the implementation of the invention Procedure usually arises due to the chemicals introduced an alkaline medium. As a result, the pH is above 7, especially at more than 10 and also at about 12. This works from the examples below.

Grundsätzlich ist es möglich, das oben beschriebene Verfahren zu wiederholen, um ein weitergehendes Delignifizieren und ein reineres Zellstoff-Erzeugnis zu erhalten. Hier können zusätzlich bekannte Maßnahmen des Standes der Technik herangezogen werden.in principle is it possible to repeat the procedure described above, a further delignification and a purer pulp product to obtain. Here additionally known measures used in the prior art.

Nach der erfindungsgemäß durchgeführten Aufschluss-Stufe wird der Celluloserohstoff (Cellulose/Hemicellulose) in üblicher Weise gewonnen. So können die stark dunkelbraun bis schwarz gefärbten Ablaugensubstanzen von den Rohzellstofffasern in fachmännisch geläufiger Weise abgetrennt werden, so beispielsweise nach den für Fest-/Flüssigtrennung üblichen Verfahren, so insbesondere durch Filtration, Pressen oder durch Zentrifugieren.To the digestion stage carried out according to the invention becomes the cellulose raw material (cellulose / Hemicellulose) in usual Won way. So can the strong dark brown to black colored waste liquors from the pulp fibers be separated in a professional manner, for example, according to the usual for solid / liquid separation Process, in particular by filtration, pressing or by Centrifuge.

Der Aufschluss der Lignocellulose-haltigen Biomasse erfolgt vorzugsweise innerhalb einer Zeitdauer von 15 min bis 4 h, insbesondere von 1 bis 3 h, gerechnet vom Ende des Aufheizens. Besonders bevorzugt ist eine Zeitdauer von 2 bis 3 h. Zur Optimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zweckmäßig, das Flottenverhältnis von aufzuschließender Lignocellulose-haltiger Biomasse (Trockensubstanz) und Aufschlussmischung Alkanolamin/Wasser vorteilhaft einzustellen, insbesondere auf etwa 8:1 bis 2:1, wobei der Bereich von etwa 5:1 bis 3:1 besonders bevorzugt ist.Of the Digestion of the lignocellulosic biomass is preferably carried out within a period of 15 minutes to 4 hours, in particular of 1 until 3 h, counting from the end of the heating up. Especially preferred is a period of 2 to 3 hours. To optimize the invention Procedure, it is appropriate to the liquor ratio of lignocellulosic biomass to be digested (Dry matter) and digestion mixture alkanolamine / water advantageous in particular to about 8: 1 to 2: 1, the range from about 5: 1 to 3: 1 is particularly preferred.

Schließlich wird der Aufschluss der Lignocellulose-haltigen Biomasse bzw. die Extraktion des Lignins in Gegenwart geeigneter Katalysatoren beschleunigt. Hierbei handelt es sich insbesondere um katalytisch wirksame Chinone, insbesondere in Form von Naphthochinon, Anthrachinon, Anthron, Phenanthrenchinon. Anthrachinon hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, aber auch Alkyl-substituierte Derivate hiervon, wie 2-Methyl-anthrachinon, 2-Ethyl-anthrachinon, 2,6-Dimethyl-anthrachinon, 2,7-Dimethyl-anthrachinon und dergleichen. Auf schlussreaktionen werden in Gegenwart des Katalysators gefördert und Nebenreaktionen stark zurückgedrängt. Zudem werden vorteilhaft niedrige Kappa-Zahlen erhalten.After all is the digestion of the lignocellulosic biomass or the Extraction of lignin in the presence of suitable catalysts accelerated. These are in particular catalytically active quinones, especially in the form of naphthoquinone, anthraquinone, anthrone, phenanthrenequinone. anthraquinone has proved to be particularly advantageous, but also alkyl-substituted Derivatives thereof, such as 2-methylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 2,6-dimethylanthraquinone, 2,7-dimethylanthraquinone and the like. Final reactions are promoted in the presence of the catalyst and side reactions strongly pushed back. moreover Advantageously, low kappa numbers are obtained.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich sowohl kontinuierlich wie auch chargenweise durchführen. In einem Batch-Betrieb wird z. B. die zerkleinerte Lignocellulose-haltige Biomasse mit dem darin noch enthaltenen Wasser, insbesondere in einem Autoklaven, mit dem Aufschlussmittel Alkanol/Wasser und gegebenenfalls und vorzugsweise mit einem der bezeichneten Katalysatoren versetzt. Dabei sind die beschriebenen zwingenden Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens einzuhalten. Der kontinuierliche Aufschluss wird vorzugsweise durchgeführt, indem man die in einem Reaktor eingefüllte Lignocellulose-haltige Biomasse vom gegebenenfalls vorgeheizten Aufschlussmittel durchströmen lässt oder die zu extrahierende bzw. aufzuschließende Lignocellulose-haltige Biomasse zum Aufschlussmittel im Gegenstrom führt. Hier zeigt sich gegenüber dem Batch-Betrieb, also dem stationären Betrieb, der Vorteil, dass infolge des Abführens der Abbauprodukte mit dem Aufschlussmittel Nebenreaktionen weitgehend ausgeschlossen sind. Zudem kann bei gleicher Aufschlusswirkung mit einem geringeren Flottenverhältnis von Aufschlussmittel zu Lignocellulose-haltiger Biomasse und auch bei tieferer Temperatur gearbeitet werden. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Aufschluss mehrstufig, d. h. in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Aufschlüssen bzw. Extraktionen mit dem jeweiligen Gemisch Alkanolamin/Wasser durchgeführt.The inventive method can be both continuously and batchwise. In a batch mode z. As the crushed lignocellulose-containing Biomass with the water still contained therein, in particular in an autoclave, with the digesting agent alkanol / water and optionally and preferably added to one of the designated catalysts. The described mandatory features of the invention are To comply with the procedure. The continuous digestion is preferably carried out by filling in a reactor Lignocellulosic biomass from optionally preheated Flow through the digestive or the zu extracting or digesting lignocellulose-containing Biomass leads to the digestion agent in countercurrent. Here shows up against the batch mode, ie the stationary one Operation, the advantage that due to the removal of the degradation products with the digestion agent side reactions are largely excluded. In addition, with the same digestion effect with a lower liquor ratio from digestion to lignocellulosic biomass and also be worked at a lower temperature. In another preferred Embodiment, the digestion is multi-stage, d. H. in at least two successive outcrops or Extractions performed with the respective mixture alkanolamine / water.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich dadurch vorteilhaft ausgestalten, dass die Liginin-haltige flüssige Phase, die nach Abtrennen des Rohzellstoffs oder nach Abtrennen des delignifizierten und/oder gebleichten Zellstoffs, insbesondere durch Zentrifugieren, Pressen oder Filtrieren und Waschen, erhalten worden ist und neben Lignin und Kohlenhydraten weiter Biomasse-Extraktstoffe, und gegebenenfalls den angesprochenen Katalysator enthält, wie folgt behandelt: Die Ablauge wird in einem Dünnschichtverdampfer, Filmverdampfer oder Röhrenverdampfer eingedampft, wobei Alkanolamin und Wasser abgetrennt werden. Der Destillationsrückstand wird einer weiteren Verwertung zur Energieerzeugung, als Chemierohstoff oder auch als N-Depotdünger zugeführt, wobei letztere Verwertung auch mit Zusätzen erfolgen kann. Um einen Zellstoff mit höherer Reinheit und auch mit geringem Ligningehalt zu erhalten, ist es bevorzugt, dass der Rohzellstoff nach Abtrennen der Ablauge und gegebenenfalls zusätzlichem Waschen gebleicht wird. Es ist zweckmäßig, das Bleichen so zu gestalten, dass dieses im Rahmen einer Alkanolamin/Sauerstoffstufe (mit Alkanolamin als Alkaliquelle) zur weitergehenden Delignifizierung durchgeführt wird und anschließend der gebleichte Zellstoff von anhaftenden flüssigen Anteilen, in denen noch Alkanolamin enthalten ist, abgetrennt, insbesondere abgepresst und abfiltriert wird, um darauf eine an Alkanolamin angereicherte flüssige Phase zu erhalten, die als Filtrat wieder dem Kocher, gegebenenfalls mit zwischengeschalteten Maßnahmen, wie der Wäsche des Rohzellstoffs, zugeführt wird. Um die flüssige Phase an Alkanolamin weitergehend anzureichern, kann ein Eindampfen mit geringer thermischer Belastung erfolgen, wie bereits vorstehend angesprochen wurde, das insbesondere in einem Dünnschichtverdampfer, Fallfilmverdampfer oder Röhrenverdampfer durchgeführt wird. Besonders bevorzugt ist es, dass das nach der Maßnahme des Bleichens durch beispielsweise Abpressen von gewonnenem Zellstoff erhaltene Filtrat, das unter anderem noch Alkanolamin, insbesondere MEA, enthält, als Waschlösung zum Waschen des aus der Ablauge des Kochers abgetrennten Rohzellstoffs verwendet wird. Grundsätzlich könnte es zweckmäßig sein, den nach dem Bleichen mit der Alkanolamin/Sauerstoff-Stufe erhaltenen Zellstoff einem weiteren Bleichen in üblichen ECF- und TCF-Sequenzen zu unterziehen, dies insbesondere unter Einwirkung von Sauerstoff/und Wasserstoffperoxid, Wasserstoffperoxid in Gegenwart von NaOH, O3, ClO2 oder Formamidinsulfinsäure (FAS).The process according to the invention can be advantageously carried out by obtaining the liginin-containing liquid phase which has been obtained after separation of the raw pulp or after separation of the delignified and / or bleached pulp, in particular by centrifuging, pressing or filtering and washing, and in addition to lignin and Carbohydrates further biomass extractives, and optionally containing the mentioned catalyst, treated as follows: The waste liquor is evaporated in a thin film evaporator, film evaporator or tube evaporator, wherein alkanolamine and water are separated. The distillation residue is fed to a further utilization for energy production, as a chemical raw material or as an N-deposit fertilizer, the latter utilization can also be carried out with additives. In order to obtain a pulp with higher purity and also with a low lignin content, it is preferred that the raw pulp be bleached after removal of the waste liquor and optionally additional washing. It is expedient to make the bleaching so that this is carried out in the context of an alkanolamine / oxygen stage (with alkanolamine as alkali source) for further delignification and then the bleached pulp of adhering liquid portions in which alkanolamine is still contained, especially pressed and filtered to obtain thereon an alkanolamine-enriched liquid phase, which is returned as a filtrate to the digester, optionally with intervening measures such as washing the raw pulp. In order to further enrich the liquid phase of alkanolamine, evaporation can be carried out with low thermal stress, as already mentioned above, which is carried out in particular in a thin film evaporator, falling film evaporator or tubular evaporator. It is particularly preferred that the filtrate obtained after the measure of bleaching by, for example, pressing off recovered pulp, which, inter alia, also contains alkanolamine, in particular MEA, as a wash solution for washing the separated from the spent liquor of the digester raw pulp is used. In principle, it may be expedient to subject the pulp obtained after bleaching with the alkanolamine / oxygen stage to further bleaching in customary ECF and TCF sequences, especially under the action of oxygen / and hydrogen peroxide, hydrogen peroxide in the presence of NaOH, O 3 , ClO 2 or formamidinesulfinic acid (FAS).

Das vorstehend abstrakt beschriebene erfindungsgemäße Vorgehen nach Anfall des Rohzellstoffs bzw. des Reinzellstoffs soll nachfolgend detaillierter beschrieben werden:
So hat es sich gezeigt, dass der erfindungsgemäß anfallende oder nach Delignifizierung und/oder Bleichen anfallende Zellstoff (Cellulose/Hemicellulosegemisch) insbesondere wegen des anhaftenden Alkanolamins nicht bei allen wünschenswerten Folgereaktionen zu wertvollen Produkten, wie beispielsweise insbesondere für die pyrolytische Erzeugung von Holzgas für die Treibstoffgewinnung, geeignet ist. Hierbei bietet es sich an, den Rohzellstoff bzw. Zellstoff zur Abtrennung des noch anhaftenden Alkanolamins a) mit einem das Alkanolamin lösenden nichtwässrigen Lösungsmittel zu behandeln und das Alkanolamin enthaltende nicht-wässrige Lösungsmittel abzutrennen und/oder b) den Rohzellstoff/Zellstoff mit einem das Alkanolamin nicht lösenden Lösungsmittel zu behandeln, wobei die Behandlung sowohl vor wie auch nach der Abtrennung der Lösung des Lignins durchführbar ist und aus dem erhaltenen Zweiphasengemisch die Alkanolamin-Phase abgetrennt wird. Bei der Maßnahme a) wird das abgetrennte Alkanolamin-haltige Lösungsmittelgemisch destillativ getrennt, um das Alkanolamin in den Prozess rückzuführen. Bevorzugt ist es hier, dass durch Zugabe des das Alkanolamin lösenden nicht-wässrigen Lösungsmittels gegen Ende der Destillation restliches Alkanolamin durch. Azeotropbildung abgetrennt wird. Als nicht-wässriges Lösungsmittel wird vorzugsweise Ethanol, Methanol, DMF, Toluol und/oder Aceton bzw. ein das Alkanolamin lösendes Mittel eingesetzt. Vorzugsweise wird der nach der Maßnahme a) erhaltene gegebenenfalls lösungsmittelfeuchte Zellstoff direkt in einem Pyrolyseverfahren zu einem zur Treibstoffherstellung geeigneten Gasgemisch umgesetzt.
The above-described inventive approach after seizure of the raw pulp or the pure pulp will be described in more detail below:
It has thus been found that the pulp (cellulose / hemicellulose mixture) obtained according to the invention or obtained after delignification and / or bleaching does not become valuable products in all desirable secondary reactions, in particular because of the adhering alkanolamine, such as in particular for the pyrolytic production of wood gas for the production of fuel , suitable is. It is advisable to treat the raw pulp or cellulose to separate the still adhering alkanolamine a) with a nonaqueous solvent dissolving the alkanolamine and to separate the alkanolamine-containing nonaqueous solvent and / or b) the raw pulp / pulp with an alkanolamine to treat insoluble solvent, the treatment is carried out both before and after the separation of the solution of lignin and from the resulting two-phase mixture, the alkanolamine phase is separated. In measure a) the separated alkanolamine-containing solvent mixture is separated by distillation to recycle the alkanolamine in the process. It is preferred here that by adding the alkanolamine-dissolving non-aqueous solvent towards the end of the distillation residual alkanolamine. Azeotrope is separated. The non-aqueous solvent used is preferably ethanol, methanol, DMF, toluene and / or acetone or an alkanolamine solvent. Preferably, the solvent-moist pulp obtained according to measure a) is reacted directly in a pyrolysis process to form a gas mixture suitable for the production of fuel.

Bei der geschilderten Maßnahme b) wird vorzugsweise so vorgegangen, dass das das Alkanolamin nicht lösende Lösungsmittel ein Alkan, insbesondere Petrolether, Pentan, Hexan, Alkan, Diesel und/oder Biodiesel, oder ein das Alkanolamin nicht lösendes Lösungsmittel ist. Vorzugsweise wird das nach der Maßnahme b) erhaltene Zweiphasengemisch (nach Abtrennung des Rohzellstoffs) getrennt und die resultierende Alkanolamin-Fraktion anschließend destillativ getrennt.at the described measure b) is preferably done, that the alkanolamine does not dissolve the solvent an alkane, especially petroleum ether, pentane, hexane, alkane, diesel and / or biodiesel, or a non-alkanolamine dissolving Solvent is. Preferably, after the measure b) obtained two-phase mixture (after separation of the raw pulp) separated and the resulting alkanolamine fraction subsequently separated by distillation.

Durch die oben beschriebenen Maßnahmen wird das Alkanolamin im Sinne der Erfindung weitgehend isoliert, um es dann zweckmäßigerweise wieder dem Verfahrensbeginn zuzuführen. Zudem werden verbleibende Reste an Lignin entfernt bzw. Prozessen mit quantifiziertem Lignin zusammen mit Hemicellulosen (Polyosen) zugeführt. Grundsätzlich können zwischen der Gewinnung des Rohzellstoffs und des Zellstoffs noch fachmännische Maßnahmen einbezogen werden.By the measures described above will be the alkanolamine in the Insofar as the invention largely isolated, then it expediently return to the beginning of the procedure. In addition, remaining Remains of lignin removed or processes with quantified lignin fed together with hemicelluloses (polyoses). in principle can between the extraction of the raw pulp and the Pulp still included expert action become.

Die bevorzugten Maßnahmen, nach denen das Lignin aus den verschiedenen Ablaugen abgetrennt wird, sollen nachfolgend konkreter dargestellt werden: So werden Wasser und das herangezogene Alkanolamin durch Destillation, vorzugsweise Vakuumdestillation, abgetrennt. Auch andere Trennprozesse, die wunschgemäß zum Einengen des Lignin-Extraktes (im Grenzfall bis zur Trockenmasse) führen, sind geeignet. Eine Abtrennung des Lignins gelingt auch, indem ein Nichtlösemittel zu der Lösung des Lignins in Alkanolamin gegeben wird. Dabei fällt das Lignin in Form von Feststoffpartikeln aus und kann durch einen geeigneten Fest/Flüssigtrennprozess, wie Filtration, Zentrifugation, Dünnschichtverdampfung oder Membran, vom Alkanolamin abgetrennt werden. Die Abtrennung des Lignins kann z. B. durch Einleiten von Kohlendioxid in den mit Wasser oder besser mit dem Waschen nach der Alkanolamin-Extraktion verdünnten, gegebenenfalls aufkonzentrierten Lignin/Alkanolamin-Extrakt erfolgen. Durch das Aufkonzentrieren mittels einer Dünnschichtverdampfung oder einem geeigneten anderen Destillationsmittel wird ein Großteil des Alkanolamins in reiner Form zurückgewonnen und kann in das Verfahren rückgeführt werden. Der Rest des Alkanolamins wird destilliert, nachdem das Wasser aus der Fällflüssigkeit nach Abtrennen des Lignins – ebenfalls im Vakuum – abdestilliert wurde. Die Ausfällung des Lignins gelingt somit durch Einleiten von Kohlendioxid und Abzentrifugieren. Die sich mit dem Kohlendioxid bildende Additionsverbindung Alkanola min·Kohlendioxid kann thermisch bzw. durch Eindüsen von Dampf wieder vollständig in Alkanolamin und Kohlendioxid zersetzt werden. Der Rückstand besteht aus einem abgebauten, reaktiven Lignin. Dieses kann als chemischer Rohstoff vielfältigen Anwendungsbereichen zugeführt werden, z. B. der Herstellung von Duroplasten von Polyurethanen oder Bindemitteln. Demzufolge fällt durch die oben beschriebenen Maßnahmen a) und b), insbesondere bei ihren vorteilhaften Ausgestaltungen, eine Lignin-haltige, Wasser- bzw. Lösungsmittel-reiche Fraktion an, die mehrfach eingesetzt werden kann, wobei das Lignin aufkonzentriert wird und eine stark Lignin-haltige und Alkanolamin-reiche Fraktion anfällt. Aus der Alkanolamin-reichen und wasserarmen Fraktion braucht nur wenig Wasser abdestilliert zu werden, um dann beispielsweise durch eine Dünnschichtverdampfung den größten an Alkanolamin zurückgewinnen zu können.The preferred measures according to which the lignin is separated from the various waste liquors are to be shown more specifically below: Thus, water and the alkanolamine used are separated off by distillation, preferably by vacuum distillation. Other separation processes that lead to the desired concentration of lignin extract (in the limit to dry matter), are suitable. Separation of the lignin also succeeds by adding a non-solvent to the solution of lignin in alkanolamine. The lignin precipitates in the form of solid particles and can be separated from the alkanolamine by a suitable solid / liquid separation process, such as filtration, centrifugation, thin-layer evaporation or membrane. The separation of the lignin can z. B. by introducing carbon dioxide in the diluted with water or better with the washing after the alkanolamine extraction, optionally concentrated lignin / alkanolamine extract. By concentrating by means of a thin film evaporation or other suitable distillation means, much of the alkanolamine is recovered in pure form and can be recycled to the process. The remainder of the alkanolamine is distilled after the water has been distilled off from the precipitating liquid after separation of the lignin, likewise in vacuo. The precipitation of lignin is thus achieved by introducing carbon dioxide and centrifuging. The addition compound alkanolamine which forms with the carbon dioxide can again be completely decomposed thermally or by injection of steam into alkanolamine and carbon dioxide. The residue consists of a degraded, reactive lignin. This can be supplied as a chemical raw material diverse applications, eg. As the production of thermosets of polyurethanes or binders. Accordingly, falls through the above-described measures a) and b), in particular in its advantageous embodiments, a lignin-containing, water or solvent-rich fraction, which can be used multiple times, the lignin is concentrated and a strong lignin containing and alkanolamine-rich fraction is obtained. From the alkanolamine-rich and low-water fraction, only a small amount of water needs to be distilled off, in order then, for example by a thin-film evaporation, to produce the largest amount of alkano to be able to recover lamin.

Die Vorteile, die mit der vorliegenden Erfindung erzielt werden, sind offenkundig. Sämtliche in die Reaktionsmechanismen eingebrachten Verbindungen werden entweder weitgehend zurückgewonnen, wie das im Aufschlussmittel enthaltene Alkanolamin, oder werden nach wirtschaftlicher Aufarbeitung nützlichen Verwendungen zugeführt. Insbesondere gilt dies für das Lignin und die im Aufschluss in Lösung gegangenen Kohlenhydrate. Der erfindungsgemäß anfallende Zellstoff zeigt eine überraschend hohe Reinheit und außergewöhnlich günstige Reaktivität. Er weist eine vorteilhafte Kappa-Zahl von weniger als 20, teilweise von weniger als 15, auf. Der erhaltene Zellstoff kann mit Vorteil zur Herstellung von Papier- und Chemiezellstoff sowie auch zur Energiegewinnung (Bioethanol) herangezogen werden.The Advantages achieved with the present invention are obvious. All introduced into the reaction mechanisms Connections are either largely recovered, such as the alkanolamine contained in the disintegrating agent, or Uses that are useful after economical workup fed. In particular, this applies to the lignin and the carbohydrates dissolved in the digestion. The pulp obtained according to the invention shows a surprisingly high purity and exceptional favorable reactivity. He has a favorable Kappa number less than 20, sometimes less than 15, on. The resulting pulp can be used to advantage for the production of paper pulp. and chemical pulp as well as for energy production (bioethanol) be used.

Im Hinblick darauf, dass als Aufschlussmittel ein Gemisch aus Alkanolamin und Wasser mit hohem Wasseranteil eingesetzt wird, ist der Verbrauch an Alkanolamin stark reduziert. Da ein Aufschluss mit einem Aufschlussmittel Alkanolamin/Wasser in einem Mengenverhältnis von etwa 50:50 vorteilhaft abläuft, insbesondere bei Katalysatorzusatz, kann in erheblichem Maße Alkanolamin, insbesondere Monoethanolamin, eingespart werden, was zu einer bedeutenden Rentabilitätssteigerung führt. Beim Alkanolamin besteht der Vorteil der Rückgewinnung in einer einfachen Vakuumdestillation. Die Erfindung erlaubt den Aufschluss bzw. die Extraktion bei einem günstigen Flottenverhältnis (etwa 8:1 bis 2:1), insbesondere beim kontinuierlichen Betrieb. Dies wirkt sich positiv auf den Dampfverbrauch beim Aufschluss im Vergleich zu klassischen Aufschlussverfahren aus.in the In view of the fact that the digestion agent is a mixture of alkanolamine and water with high water content is used, is the consumption strongly reduced to alkanolamine. As a digestion with a digesting agent Alkanolamine / water in a ratio of about 50:50 proceeds in an advantageous manner, in particular when the catalyst is added, can to a considerable extent alkanolamine, especially monoethanolamine, be saved, resulting in a significant increase in profitability leads. The alkanolamine has the advantage of recovery in a simple vacuum distillation. The invention allows the Digestion or extraction at a favorable liquor ratio (about 8: 1 to 2: 1), especially in continuous operation. This has a positive effect on the steam consumption during digestion in comparison to classical digestion method.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit geringen Modifikationen in bereits bestehende Anlagen integriert werden, wobei lediglich Investitionskosten für eine zusätzliche Destillationseinheit anfallen. Bei Neuanlagen wird die aufwändige Chemikalienrückgewinnung durch eine einfachere und kostengünstige Destillation ersetzt. Erfindungsgemäß kann die Lignocellulose- haltige Biomasse zu einem Zellstoff mit besonders günstiger Reaktionsfähigkeit weiterverarbeitet werden. Dieser kann in fachmännischer Weise beispielsweise zu Zuckern umgewandelt und diese zu Bioethanol fermentiert werden. Das nach der Abtrennung des Lignins anfallende Alkanolamin hat weitergehenden Wert und kann dem erfindungsgemäßen Verfahren wieder zugeführt werden. Schließlich besteht die Möglichkeit, den Rohzellstoff (auch nach dem Stand der Technik) in Cellulosen und Hemicellulosen zu trennen und auf diese Weise einen Chemiezellstoff zu erhalten. Besonders bevorzugt gilt die Verwendung des nach dem erfindungsgemäß erhaltenen Erzeugnisses, gegebenenfalls nach der Alkanolamin-Rückgewinnung, insbesondere der Monoethanolamin-Rückgewinnung, als Papier-, Energie- und Chemierohstoff oder als N-Depotdünger.The inventive method can with slight modifications be integrated into existing facilities, with only Investment costs for an additional distillation unit attack. For new plants is the time-consuming chemical recovery replaced by a simpler and cheaper distillation. According to the invention, the lignocellulose-containing Biomass to a pulp with particularly favorable reactivity be further processed. This can be done in expert For example, converted to sugars and these to bioethanol be fermented. The resulting after the separation of lignin Alkanolamine has more value and can the inventive Procedures are fed back. After all there is the possibility of the raw pulp (even after the Prior art) in celluloses and hemicelluloses to separate and in this way to obtain a chemical pulp. Particularly preferred the use of the product obtained according to the invention Product, optionally after alkanolamine recovery, especially monoethanolamine recovery, as paper, Energy and chemical raw material or as N-Depot fertilizer.

Wie bereits ausgeführt, werden mit dem Monoethanolamin im Rahmen der Erfindung besondere Vorteile erzielt. Ergänzend ist noch Folgendes anzumerken: Es ergibt sich für das jeweils eingesetzte Monoalkanolamin, insbesondere Monoethanolamin, eine sehr hohe Rückgewinnungsrate, was von großer wirtschaftlicher Bedeutung ist, dies insbesondere im Hinblick auf die hohen Kosten von Monoethanolamin mit etwa EUR 1.400,-/t. Ein rentabler Prozess wird unter Einsatz des Alkanolamins im Rahmen der Erfindung möglich durch: milde Bedingungen, da bei dem Aufschluss eine vergleichsweise niedrige Temperatur gewählt werden kann, so dass MEA nicht zersetzt wird (Siedepunkt 170°C), und geringeren Einsatz von Monoalkanolamin, insbesondere MEA, durch Verdünnung mit Wasser, dies vorzugsweise im Verhältnis von etwa 1:1 (Anmerkung: Wegen der milden Bedingungen der Verdünnung ist das Verfahren vorzugsweise auf Einjahrespflanzen beschränkt. Mit Holz müssten schärfere Bedingungen gewählt werden, die zur Zersetzung von MEA führen).As already stated, are with the monoethanolamine in the frame the invention achieves particular advantages. Complementary still to note the following: It arises for each used monoalkanolamine, in particular monoethanolamine, a very high recovery rate, which is of great economic Importance is, especially in view of the high costs of monoethanolamine with about EUR 1,400, - / t. A profitable process is possible using the alkanolamine in the invention by: mild conditions, as in the digestion a comparatively low temperature can be selected so that MEA is not is decomposed (boiling point 170 ° C), and less use of monoalkanolamine, especially MEA, by dilution with water, preferably in the ratio of about 1: 1 (Note: Due to the mild conditions of dilution the method is preferably limited to annual plants. With Wood should have chosen harsher conditions which lead to the decomposition of MEA).

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Beispielen noch näher erläutert werden, wobei auch gezeigt werden soll, welche Einzelparameter für die Erfindung von besonderer Relevanz sind:The Invention will be described in more detail below by way of examples which should also be shown Individual parameters for the invention of particular relevance are:

BeispieleExamples

Bei den nachfolgend beschriebenen Versuchen wurde für alle Aufschlüsse Weizenstroh aus der Ernte aus 2008 eines landwirtschaftlichen Betriebs in Schleswig-Holstein eingesetzt. Das Stroh wurde in einem Häcksler zerkleinert, das Feinmaterial abgetrennt und in dieser Form für die Aufschlüsse in einem 15 l Dreh-Autoklaven mit äußerer Mantelbeheizung und einem Prozesskontrollsystem eingesetzt. Das Stroh hatte einen Feststoffgehalt von 90,3%. Für alle Kochungen wurden einheitlich 400 g atro Stroh eingesetzt. Die Aufheizzeit auf eine Maximaltemperatur betrug bei allen Aufschlüssen 60 Min.at The experiments described below were for all Digestions wheat straw from the harvest of 2008 of an agricultural Operation in Schleswig-Holstein. The straw was in a shredder crushed, the fine material separated and in this form for the digestions in a 15 l rotary autoclave with external Shell heating and a process control system used. The Straw had a solids content of 90.3%. For all cooking were used uniformly 400 g of dry straw. The heating time to a maximum temperature was at all outcrops 60 min.

Beispiel 1example 1

Bei dem Gesamtverfahren wird als Alkanolamin Monoethanolamin (MEA) eingesetzt. Aus der folgenden Gesamtbetrachtung ergibt es sich, dass es hier ein wesentlicher Gesichtspunkt ist, dass das Monoethanolamin im Gemisch mit Wasser als Aufschlussmittel eingesetzt und nach Gewinnen des Rohzellstoffs bzw. Zellstoffs wieder in das System zurückgeführt wird. Im Einzelnen wird wie folgt vorgegangen, wobei auf das beigefügte Fließbild Bezug genommen wird (1).In the overall process is used as the alkanolamine monoethanolamine (MEA). From the follow From the overall consideration, it is apparent that here it is an essential aspect that the monoethanolamine is used in a mixture with water as a disintegrating agent and is recycled to the system after the raw pulp or cellulose has been recovered. In detail, the procedure is as follows, reference being made to the attached flow diagram ( 1 ).

Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen Kocher 2, eine Trenneinrichtung 8, eine Delignifizierungseinheit 10 und eine Bleicheinheit 13. Ferner umfasst die Anlage eine Destillationseinrichtung 11, einen Wasserbehälter 5 sowie einen MEA-Behälter 4. Die einzelnen Komponenten der Anlage sind durch Leitungen miteinander gekoppelt. Die Anordnung und Verbindung der einzelnen Komponenten untereinander wird in der nachfolgenden Verfahrensbeschreibung näher erläutert:
Der Kocher 2 weist eine Biomassezuleitung 1 und eine Katalysatorzuleitung 3 auf, wodurch dem Kocher 2 Biomasse und Katalysator zugeleitet wird. Die Biomasse umfasst vorzugsweise Weizenstroh als Einjahrespflanze. Dem Kocher 2 wird ferner Monoethanolamin (MEA) durch eine erste MEA-Rückführung 42 und Wasser über eine Kocherzuleitung 5.4 zugeführt. Die Biomasse wird im Kocher 2 mit einer Aufschlusslösung aus MEA und Wasser in Gegenwart des Katalysators aufgeschlossen. Vorzugsweise erfolgt das Aufschließen bei einer Kochertemperatur zwischen 130°C und 170°C, insbesondere zwischen 140°C und 160°C, insbesondere bei etwa 150°C. Die Aufschlussdauer beträgt vorzugsweise 130 min bis 170 min, insbesondere 140 min bis 160 min, insbesondere etwa 150 min.
A plant for carrying out the method according to the invention comprises a cooker according to a preferred embodiment 2 , a separator 8th , a delignification unit 10 and a bleaching unit 13 , Furthermore, the plant comprises a distillation device 11 , a water tank 5 and an MEA container 4 , The individual components of the system are coupled together by cables. The arrangement and connection of the individual components with one another is explained in more detail in the following process description:
The cooker 2 has a biomass feed 1 and a catalyst feed 3 on, causing the cooker 2 Biomass and catalyst is fed. The biomass preferably comprises wheat straw as a one-year-old plant. The cooker 2 Further, monoethanolamine (MEA) is replaced by a first MEA recycle 42 and water via a cooker supply line 5.4 fed. The biomass is in the digester 2 digested with a digestion solution of MEA and water in the presence of the catalyst. Preferably, the digestion is carried out at a boiling temperature between 130 ° C and 170 ° C, in particular between 140 ° C and 160 ° C, in particular at about 150 ° C. The digestion time is preferably 130 minutes to 170 minutes, in particular 140 minutes to 160 minutes, especially about 150 minutes.

Der Biomasseaufschluss wird im Folgenden über eine Biomasseaufschlussleitung 6.1 der Trenneinrichtung 8 zugeführt. Der Trenneinrichtung 8 wird ferner über eine erste Wasserleitung 5.1 Wasser aus dem Wasserbehälter 5 zugeführt. In der Trenneinrichtung 8 erfolgt ein stufenweises Abtrennen des Zellstoffs aus dem Biomasseaufschluss. Das über die erste Wasserleitung 5.1 zugeleitete Wasser wird dabei als Waschwasser verwendet. Bei der Abtrennung des Zellstoffs fällt Ablauge an, die die in Lösung gegangene Biomasse und die dem Kocher 2 zugeführten Aufschlusschemikalien, insbesondere MEA, umfasst. Die Ablauge wird von der Trenneinrichtung 8 über eine Ablaugeableitung 7.1 der Destillationseinrichtung 11 zugeführt, auf deren Funktionsweise später näher eingegangen wird.Biomass digestion will be described below using a biomass digestion line 6.1 the separator 8th fed. The separator 8th is also via a first water pipe 5.1 Water from the water tank 5 fed. In the separator 8th a gradual separation of the pulp from the biomass digestion takes place. That over the first water pipe 5.1 supplied water is used as washing water. In the separation of the pulp waste liquor accumulates, which are the dissolved biomass and the digester 2 supplied digestion chemicals, in particular MEA comprises. The waste liquor is removed from the separator 8th via a leaching discharge 7.1 the distillation device 11 supplied, whose operation will be discussed later.

Der in der Trenneinrichtung 8 abgetrennte Rohzellstoff wird über eine Zellstoffweiterleitung 6.2 der Delignifizierungseinheit 10 zugeführt. Die Delignifizierungseinheit 10 umfasst ferner eine Sauerstoffzuleitung 10.1 sowie eine MEA-Zufuhr in Form einer zweiten MEA-Rückführung 4.3. Über die zweite MEA-Rückführung 4.3 wird dem Delignifizierungsprozess in der Delignifizierungseinheit 10 MEA aus dem MEA-Behälter 4 zugeleitet. Ferner ist die Delignifizierungseinheit 10 durch eine zweite Wasserleitung 5.2 mit dem Wasserbehälter 5 verbunden, so dass dem Delignifizierungsprozess Wasser zugeführt werden kann. In der Delignifizierungseinheit 10 wird eine MEA-O2-Bleiche durchgeführt, wobei insbesondere Lignin abgetrennt wird. Das abgetrennte Ligninfiltrat wird über die Ligninableitung 9 an die Trenneinrichtung 8 zurückgeleitet und für die in der Trenneinrichtung 8 durchgeführte Rohzellstoffwäsche verwendet.The one in the separator 8th separated raw pulp is via a pulp forwarding 6.2 the delignification unit 10 fed. The delignification unit 10 further includes an oxygen supply line 10.1 and an MEA feed in the form of a second MEA recycle 4.3 , About the second MEA feedback 4.3 becomes the delignification process in the delignification unit 10 MEA from the MEA container 4 fed. Further, the delignification unit 10 through a second water pipe 5.2 with the water tank 5 connected, so that the delignification process water can be supplied. In the delignification unit 10 For example, a MEA-O 2 bleach is carried out, in particular lignin being separated off. The separated lignin filtrate is passed through the lignin derivative 9 to the separator 8th returned and for those in the separator 8th carried out carried out pulp washing.

Nach der MEA/O2-Bleiche in der Delignifizierungseinheit 10 wird der gebleichte Zellstoff über eine Zellstoffzuleitung 6.3 der Bleicheinheit 13 zugeführt. Die Bleicheinheit 13 umfasst ferner eine Bleichmittelzufuhr 13.1, wodurch Bleichmittel, beispielsweise O/P, O3, P, ClO2 und/oder FAS, zuführbar ist. Der Bleichprozess in der Bleicheinheit 13 kann elementarchlorfreie (ECF) oder total chlorfreie (TCF) Sequenzen umfassen. Der Zellstoff wird in der Bleicheinheit 13 auf höhere Weißgräde aufgehellt. Ferner wird der Bleicheinheit 13 über eine dritte Wasserleitung 5.5 Wasser aus dem Wasserbehälter 5 zugeleitet, so dass der Zellstoff in der Bleicheinheit 13 gewaschen wird. Dabei wird das Bleichfiltrat vom Zellstoff abgetrennt und über eine Filtratableitung 14 abgeführt. Der gewonnene Zellstoff wird über eine Zellstoffableitung 6.4 aus der Bleicheinheit 13 abgeleitet.After MEA / O 2 bleaching in the delignification unit 10 The bleached pulp is sent via a pulp feed line 6.3 the bleaching unit 13 fed. The bleaching unit 13 further includes a bleach feed 13.1 , whereby bleach, for example O / P, O 3 , P, ClO 2 and / or FAS, can be fed. The bleaching process in the bleaching unit 13 may include elemental chloride free (ECF) or totally chlorine free (TCF) sequences. The pulp becomes in the bleaching unit 13 lightened to higher white sizes. Further, the bleaching unit becomes 13 over a third water pipe 5.5 Water from the water tank 5 fed so that the pulp in the bleaching unit 13 is washed. The bleach filtrate is separated from the pulp and a Filtratableitung 14 dissipated. The recovered pulp is via a pulp discharge 6.4 from the bleaching unit 13 derived.

Die in der Trenneinrichtung 8 abgetrennte und über die Ablaugeableitung 7.1 der Destillationseinrichtung 11 zugeführte Ablauge wird in der Destillationseinrichtung 11 weiter aufgetrennt. Durch die Auftrennung bzw. Destillation in der Destillationseinrichtung 11 wird eine Rückgewinnung von Wasser und MEA erreicht. Das rückgewonnene Wasser bzw. Abwasser wird über eine Abwasserleitung 5.3 dem Wasserbehälter 5 zugeführt und steht dem Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff wieder zur Verfügung. Analog erfolgt die Rückgewinnung des MEA, wobei das MEA über eine MEA-Zuleitung 4.1 dem MEA-Behälter 4 zugeführt wird. Der MEA-Behälter 4 umfasst ferner eine MEA-Einleitung 4.4, über die MEA von extern zugeführt bzw. nachgefüllt werden kann. Das kann dann zweckmäßig sein, wenn während des Gewinnungsverfahrens MEA-Verluste entstehen. Die Destillationseinrichtung 11 umfasst ferner eine Feststoffableitung 12, über die nach der Wasser- und MEA-Abtrennung übrig bleibende Ablaugesubstanzen, insbesondere trockene Ablaugesubstanzen, abgeführt werden.The in the separator 8th separated and via the Ablaugeableitung 7.1 the distillation device 11 supplied waste liquor is in the distillation apparatus 11 further separated. By the separation or distillation in the distillation device 11 a recovery of water and MEA is achieved. The recovered water or sewage is via a sewer 5.3 the water tank 5 supplied and is the process for the recovery of pulp again available. The recovery of the MEA takes place analogously, with the MEA via an MEA feed line 4.1 the MEA container 4 is supplied. The MEA container 4 further includes an MEA Introduction 4.4 , via which the MEA can be externally supplied or refilled. This may be useful if MEA losses occur during the extraction process. The distillation device 11 further includes a solids discharge 12 , over which after the water and MEA separation leftover Ablaugesubstanzen, in particular dry Ablaugesubstanzen be removed.

Beispiel 2 (Einfluss der Temperatur im MEA-Aufschluss von Weizenstroh)Example 2 (influence of temperature in MEA digestion of wheat straw)

Die wesentliche Voraussetzung für eine Verminderung der MEA-Zersetzung während des Aufschlusses ist die Absenkung der Kochtemperatur. Daher wurde die Aufschlusstemperatur zwischen 165°C und 130°C variiert. Die ansonsten angewandten Bedingungen und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Zum Vergleich wurden Soda und Soda/Anthrachinon (AQ)-Aufschlüsse durchgeführt, die im industriellen Maßstab für den Aufschluss von Stroh das Standardverfahren sind. Es zeigte sich, dass eine Absenkung der Aufschlusstemperatur bis auf 150°C (WS 10; WS 3–5) möglich ist, ohne dass die Delignifizierungsleistung des Systems abnimmt (Kappazahl) und die Ausbeuten auf einem hohen Niveau liegen. Im Vergleich zu den konventionellen Soda bzw. Soda/AQ Aufschlüssen liegen sie um bis zu 12%/Rohstoff höher, was etwa ein Viertel mehr Zellstoffproduktion aus der gleichen Rohmaterialmenge bedeutet. Die MEA-Zellstoffe hatten im Vergleich zu den Soda-Stoffen sehr niedrige Weißgrade (15%ISO zu 28%ISO). Eine Vorbehandlung des Aufschlussguts mit Ammoniak erbrachte hier keine Vorteile (WS7–WS9). Tabelle 1 (Aufschluss von Weizenstroh im 15-Liter MK-Kocher) Versuchsnummer WS1 WS2 WS10 WS3 WS4 Aufschlussverfahren Soda Soda/AQ MEA MEA MEA Code Soda 1 Soda/AQ 1 MEA5 MEA1 MEA2 Einsatzmenge g 400 400 400 400 400 Feststoff % 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 NaOH % 16 18 0 0 0 AQ % / 0,1 / / / MEA % / / 400 400 400 Ammoniak % / / / / / Flottenverhältnis* / 4 4 4 4 4 Aufheizdauer min 60 60 60 60 60 Temperatur °C 160 160 165 160 155 Kochdauer bei Tmax min 60 100 90 90 150 End-pH-Wert / 12,2 12,1 / / / Gesamtausbeute % 46,5 48 56,6 57,1 56,4 Gutstoffanteil % 42,6 46,3 54,1 53,6 53,3 Splitter % 3,9 1,7 2,5 3,5 3,1 Viskosität g/ml 877 906 1020 1002 991 Weißgrad % ISO 28 28,2 14,7 16 16,4 Kappazahl / 14,6 12,1 16,7 17,4 17,3 (Fortsetzung von Tabelle 1) WS5 WS6 WS7 WS8 WS9 WS11 MEA MEA A-MEA A-MEA A-MEA MEA MEA3 MEA4 AMEA1 AMEA2 AMEA3 MEA6 400 400 400 400 400 400 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 0 0 0 0 0 0 / / / / / / 400 400 400 400 400 400 / / 10 10 10 / 4 4 4 4 4 4 60 60 60 60 60 60 150 150 150 140 130 150 240 150 150 150 240 90 / / / / / / 56,8 58,9 57,6 58,4 64 57,6 54 54,3 53 55,3 52,8 56,3 2,8 4,6 4,6 3,1*** 11,2 1,3*** 991 948 909 863 818 / 15,5 15,5 19 16,8 15 / 17,1 18,7 18,7 21,8 24,8 / The essential prerequisite for a reduction in MEA decomposition during digestion is the lowering of the cooking temperature. Therefore, the digestion temperature was varied between 165 ° C and 130 ° C. The conditions and results otherwise used are listed in Table 1. For comparison, soda and soda / anthraquinone (AQ) digests were used, which are the standard method for straw digestion on an industrial scale. It was found that a lowering of the digestion temperature up to 150 ° C (WS 10, WS 3-5) is possible without the delignification performance of the system decreases (kappa number) and the yields are at a high level. Compared to conventional soda or soda / AQ outcrops, they are up to 12% higher in raw material, which means about a quarter more pulp production from the same amount of raw material. The MEA pulps had very low levels of whiteness compared to soda (15% ISO to 28% ISO). A pretreatment of the digestion material with ammonia did not bring any advantages here (WS7-WS9). Table 1 (digestion of wheat straw in the 15 liter MK cooker) test number WS1 WS2 WS10 WS3 WS4 pulping process soda Soda / AQ MEA MEA MEA code Soda 1 Soda / AQ 1 MEA5 MEA1 MEA2 amount used G 400 400 400 400 400 solid fuel % 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 NaOH % 16 18 0 0 0 AQ % / 0.1 / / / MEA % / / 400 400 400 ammonia % / / / / / Liquor ratio * / 4 4 4 4 4 heating up min 60 60 60 60 60 temperature ° C 160 160 165 160 155 Cooking time at Tmax min 60 100 90 90 150 Final pH value / 12.2 12.1 / / / total yield % 46.5 48 56.6 57.1 56.4 accept fraction % 42.6 46.3 54.1 53.6 53.3 splinter % 3.9 1.7 2.5 3.5 3.1 viscosity g / ml 877 906 1020 1002 991 whiteness % ISO 28 28.2 14.7 16 16.4 Kappa number / 14.6 12.1 16.7 17.4 17.3 (Continued from Table 1) WS5 WS6 WS7 WS8 WS9 WS11 MEA MEA A-MEA A-MEA A-MEA MEA MEA3 MEA4 AMEA1 AMEA2 AMEA3 MEA6 400 400 400 400 400 400 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 0 0 0 0 0 0 / / / / / / 400 400 400 400 400 400 / / 10 10 10 / 4 4 4 4 4 4 60 60 60 60 60 60 150 150 150 140 130 150 240 150 150 150 240 90 / / / / / / 56.8 58.9 57.6 58.4 64 57.6 54 54.3 53 55.3 52.8 56.3 2.8 4.6 4.6 3.1 *** 11.2 1.3 *** 991 948 909 863 818 / 15.5 15.5 19 16.8 15 / 17.1 18.7 18.7 21.8 24.8 /

Anmerkungen:Remarks:

  • * MEA-Aufschlüsse = MEA/Stroh-Verhältnis, Zugabe von 250 ml Wasser zum verlustfreien Überspülen des MEA, tatsächliches Flottenverhältnis: 4,77* MEA digestions = MEA / straw ratio, Add 250 ml of water for lossless flushing of the MEA, actual fleet ratio: 4.77
  • ** A-MEA: mit Ammoniakvorbehandlung: 10%/atro Stroh, Flotte 3:1, 33 min Aufheizzeit auf 120°C, 10 min bei 120°C, danach Abgasen** A-MEA: with ammonia pretreatment: 10% / atro straw, liquor 3: 1, 33 min heating time to 120 ° C, 10 min at 120 ° C, then exhaust gases
  • *** Kochgut wurde zusätzlich vor dem Aufschlagen im Pulper mit einem Ultra-Turrax aufgeschlagen (Vorversuch zur MEA-Bilanzierung), dadurch weniger Splitter und höherer Gutstoffanteil*** Cooked food was also added before serving Pulper with an Ultra-Turrax pitched (preliminary test for MEA balancing), therefore less splinters and higher acceptances

Beispiel 3 (Ersatz eines Teils des MEA im Aufschluss durch Wasser)Example 3 (replacement of a part of the MEA in the digestion by water)

Um den spezifischen MEA-Verbrauch im Aufschluss weiter zu senken, wurde schrittweise MEA durch Wasser ersetzt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 zusammengestellt. Eine Reduktion des MEA-Anteils an der Aufschlusslösung bis auf 50% hatte kaum einen negativen Einfluss auf den Aufschluss. Die Kappazahl erhöhte sich bei sonst gleichbleibenden Bedingungen nur um 2,5 Einheiten (WS6; WS16, 17). Bei Absenkung des MEA-Gehalts der Aufschlusslösung auf 37,5% stieg die Kappa-Zahl um eine weitere Einheit (WS23), während sie bei 25% MEA-Anteil um 16 Einheiten hochschnellte, verbunden mit einem starken Anwachsen des nicht ausreichend für eine Zerfaserung aufgeschlossenen Strohanteils in Form von Splittern (WS18). Auf Basis dieser Ergebnisse wurde in den Standardkochungen mit MEA-H2O Verhältnissen von 50:50 gearbeitet. Tabelle 2 Versuchsnummer WS6 WS16 WS17 WS18 WS19 WS20 WS21 WS22 WS23 WS24 Aufschlussverfahren MEA W-MEA W-MEA W-MEA W-MEA W-MEA W-MEA W-MEA W-MEA MEA Code MEA4 MEAS1 MEAS2 MEAS3 MEAS4 MEAS5 MEAS6 MEAS7 MEAS8 MEAS9 Einsatzmenge (gr) 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 Feststoff (%) 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 AQ (%) / / / / 0,1 0,1 0,1 / / 0,1 MEA (%) 100 75 50 25 50 25 37,5 50 37,5 100 Wasser (%) / 25 50 75 50 75 62,5 50 62,5 / DMAP (%) / / / / / / / 0,1 / / Flottenverhältnis* 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 Aufheizdauer (min) 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 Temperatur 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 Kochdauer bei Tmax (min) 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 Gesamtausbeute (%) 58,9 57,6 59,7 62,6 57,7 61,5 56,8 56,9 58,6 53,5 Gutstoffanteil (%) 54,3 54,8 56 52 56 56,2 54,9 54,1 54,7 52 Splitter (%) 4,6 2,8 3,7 10,6 1,7 5,35 1,9 2,8 3,9 1,5 Viskosität (mg/l) 948 Weißgrad (ISO %) 15,5 12,4 14,8 10,6 15,7 10,2 15,1 14,8 14,5 15,5 Kappazahl 18,7 19,5 22,2 39 15,7 29,4 19,5 18,3 23,6 14,6 (Fortsetzung von Tabelle 2:) WS25 WS26 WS27 WS28 WS29 WS30 WS31 WS32 WS33 WS34 W-MEA WOMEA WOMEA W-MEA MEA W-MEA W-MEA W-MEA W-MEA W-MEA MEAS10 MEAS11 MEAS12 MEAS13 MEAS14 MEAS15 MEAS16 MEAS17* MEAS18* MEAS19* 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 90,3 0,05 0,1 0,1 / / / 0,1 0,1 0,1 0,1 50 37,5 37,5 37,5 100 50 50 50 50 50 50 62,5 62,5 62,5 / 50 50 50 50 50 / / / 0,1 0,1 0,1 0,1 / / / 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 56,7 55,3 55,2 57 52,8 56,9 57 56,9 56,4 56,7 56,6 Durchschnitt 54,6 53,6 51,6 53 50,4 53,3 55 55 54,5 55 54,8 2,1 1,7 3,6 4 2,4 3,6 2 1,9 1,9 1,7 1,8 14,4 15,3 14,8 13,3 13,3 14,2 14,5 14,4 16,6 17,8 18,5 23,8 18 20 17,3 17,1 17,5 In order to further reduce the specific MEA consumption in the digestion stepwise MEA was replaced by water. The results are summarized in Table 2 below. A reduction of the MEA fraction in the digestion solution to 50% had hardly any negative influence on the digestion. The kappa number increased under otherwise constant conditions only by 2.5 units (WS6, WS16, 17). When the MEA content of the digestion solution was reduced to 37.5%, the kappa number increased by one more unit (WS23), while at 25% MEA fraction it jumped by 16 units, which was not sufficient for defibration digested straw portion in the form of splinters (WS18). Based on these results, standard cookages with MEA-H 2 O ratios of 50:50 were used. Table 2 test number WS6 WS16 WS17 WS18 WS19 WS20 WS21 WS22 WS23 WS24 pulping process MEA W-MEA W-MEA W-MEA W-MEA W-MEA W-MEA W-MEA W-MEA MEA code MEA4 MEAS1 MEAS2 MEAS3 MEAS4 MEAS5 MEAS6 MEAS7 MEAS8 MEAS9 Amount used (gr) 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 Solid (%) 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 AQ (%) / / / / 0.1 0.1 0.1 / / 0.1 MEA (%) 100 75 50 25 50 25 37.5 50 37.5 100 Water (%) / 25 50 75 50 75 62.5 50 62.5 / DMAP (%) / / / / / / / 0.1 / / Liquor ratio * 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 Heating time (min) 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 temperature 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 Cooking time at Tmax (min) 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 Total yield (%) 58.9 57.6 59.7 62.6 57.7 61.5 56.8 56.9 58.6 53.5 Acceptance share (%) 54.3 54.8 56 52 56 56.2 54.9 54.1 54.7 52 Sliver (%) 4.6 2.8 3.7 10.6 1.7 5.35 1.9 2.8 3.9 1.5 Viscosity (mg / l) 948 Whiteness (ISO%) 15.5 12.4 14.8 10.6 15.7 10.2 15.1 14.8 14.5 15.5 Kappa number 18.7 19.5 22.2 39 15.7 29.4 19.5 18.3 23.6 14.6 (Continued from Table 2 :) WS25 WS26 WS27 WS28 WS29 WS30 WS31 WS32 WS33 WS34 W-MEA WOMEA WOMEA W-MEA MEA W-MEA W-MEA W-MEA W-MEA W-MEA MEAS10 MEAS11 MEAS12 MEAS13 MEAS14 MEAS15 MEAS16 MEAS17 * MEAS18 * MEAS19 * 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 90.3 0.05 0.1 0.1 / / / 0.1 0.1 0.1 0.1 50 37.5 37.5 37.5 100 50 50 50 50 50 50 62.5 62.5 62.5 / 50 50 50 50 50 / / / 0.1 0.1 0.1 0.1 / / / 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 56.7 55.3 55.2 57 52.8 56.9 57 56.9 56.4 56.7 56.6 average 54.6 53.6 51.6 53 50.4 53.3 55 55 54.5 55 54.8 2.1 1.7 3.6 4 2.4 3.6 2 1.9 1.9 1.7 1.8 14.4 15.3 14.8 13.3 13.3 14.2 14.5 14.4 16.6 17.8 18.5 23.8 18 20 17.3 17.1 17.5

Anmerkungen:Remarks:

  • W = WasserW = water
  • O = SauerstoffO = oxygen
  • Bei MEAS 11 Einsatz von Sauerstoff nach der Kochung bzw. bei der AbkühlungsphaseIn MEAS 11 use of oxygen after cooking or at the cooling phase
  • Bei MEAS 12 Einsatz von Sauerstoff eine Stunde bevor Ende der KochungIn MEAS 12 use of oxygen one hour before the end of cooking
  • * Kochungen für die Bleiche* Pouring bleach

Beispiel 4 (Einsatz von Katalysatoren im Aufschlusssystem MEA-H2O)Example 4 (Use of catalysts in the digestion system MEA-H 2 O)

Da der MEA-Aufschluss unter alkalischen Bedingungen stattfindet und in bekannten alkalischen Aufschlussverfahren, wie dem Soda- und den Kraftverfahren, AQ als Katalysator zur Beschleunigung des Aufschlusses und zur Stabilisierung der Kohlenhydrate gegen einen Abbau vom. Kettenende her eingesetzt wird, wurde auch beim MEA-Aufschluss dieser Katalysator verwendet. Mengen von 0,05–0,1%/Rohmaterial beschleunigen den Aufschluss erheblich. Die Kappazahl wird um 4–5 Einheiten zusätzlich abgesenkt (WS19–21; WS24, 25). Dadurch wird es möglich, mit einem MEA/H2O Verhältnis von 37,5:62.5 die gleiche Delignifizierung wie in einem reinen MEA-Aufschluss zu erreichen. Der Einsatz von DMAP (4-Dimethylaminophenolhydrochlorid) als Katalysator hatte dagegen keinen Einfluss auf den Aufschluss (WS22; WS28–31).Since the MEA digestion takes place under alkaline conditions and in known alkaline digestion processes, such as the soda and the Kraft process, AQ as a catalyst for accelerating the digestion and for stabilizing the carbohydrates against degradation of. Chain end is used, this catalyst was also used in MEA digestion. Quantities of 0.05-0.1% / raw material accelerate the digestion significantly. The kappa number is additionally reduced by 4-5 units (WS19-21, WS24, 25). This makes it possible to achieve the same delignification with an MEA / H 2 O ratio of 37.5: 62.5 as in a pure MEA digestion. In contrast, the use of DMAP (4-dimethylaminophenol hydrochloride) as catalyst did not affect the digestion (WS22; WS28-31).

Beispiel 5 (Einsatz vom MEA als Alkaliquelle in der Sauerstoffdelignifizierung von MEA-Zellstoffen)Example 5 (Use of MEA as alkali source in the oxygen delignification of MEA pulps)

Zur Aktivierung von Sauerstoff in der weiteren Delignifizierung von Zellstoffen wird üblicherweise NaOH als Alkaliquelle verwendet. Es wurde untersucht, ob MEA als Alkaliquelle NaOH ersetzen kann, da es für die Schließung des Zellstoffherstellungsprozesses von Vorteil ist, wenn in der Kochung und der Sauerstoffdelignifizierung die gleiche Base verwendet wird. in Tabelle 3 sind Ergebnisse der Sauerstoffdelignifizierung zusammengestellt bei der sowohl NaOH als auch MEA als Alkaliquelle eingesetzt wurden. Die NaOH-Menge betrug 2 und 3% während 10–160% MEA/Faserstoff verwendet wurden. Die Reaktionstemperatur wurde zwischen 90 und 110°C variiert, während die Reaktionsdauer mit 90 min konstant gehalten wurde.To activate oxygen in the further delignification of pulps, NaOH is usually used as the alkali source. It was investigated whether MEA can substitute NaOH as an alkali source as it is beneficial for the closure of the pulp manufacturing process when in the cooking and the oxygen delignification the same base is used. Table 3 summarizes oxygen delignification results using both NaOH and MEA as the alkali source. The NaOH amount was 2 and 3% while 10-160% MEA / pulp was used. The reaction temperature was varied between 90 and 110 ° C, while the reaction time was kept constant at 90 min.

Bei einer Ausgangskappazahl im ungebleichten Zellstoff von 19,5 konnte diese in Abhängigkeit von Temperatur und Alkalimenge bis auf die Hälfte gesenkt werden. Hierbei erwies sich MEA als sehr effektiv, wobei allerdings 20% MEA/Faserstoff benötigt wurden, um bei 90°C eine Kappazahl von 10,9 zu erreichen, die für die weitere Bleiche des Zellstoffs geeignet ist (Große O-Stufe). Die entstehende Bleichablauge kann in einer Wäsche abgetrennt und zur Wäsche des Kocherstoffes verwendet werden. Sie kann dann zusammen mit der Aufschlusslösung aufgearbeitet werden (Chemikalienrückgewinnung). Tabelle 3 NaOH (%) MEA-Einsatz (%) Temp. Zeit (min) Kappazahl Weissgrad (%ISO) Delignifizierungsgrad (%) MEAS6 / / / / 19,5 15,1 / MEAS6-O1 / 10 90 90 13 18,7 33,3 MEAS6-O2 / 20 90 90 12,3 19,8 37 MEAS6-O3 / 40 90 90 11,5 20,1 41 MEAS6-O4 / 80 90 90 10,8 23 44,6 MEAS6-O5 / 120 90 90 10,8 26,05 44,6 MEAS6-O6 / 160 90 90 9,5 26,3 51,3 MEAS6-O7 2 / 90 90 10,6 24,6 45,6 MEAS6-O8 3 / 90 90 9,5 26,9 51,3 MEAS6-O9 / 10 100 90 12,6 22 35,4 MEAS6-O10 / 20 100 90 11,6 24,4 40,5 MEAS6-O11 / 40 100 90 10,8 26,9 44,6 MEAS6-O12 / 80 100 90 10,6 28,6 45,6 MEAS6-O13 / 120 100 90 10,7 28,6 45,1 MEAS6-O14 / 160 100 90 10,5 28,6 46,1 MEAS6-O15 2 / 100 90 9,7 28,2 50,2 MEAS6-O16 3 / 100 90 9,4 31,1 51,8 MEAS6-O17 / 10 110 90 10,2 24,8 47,7 MEAS6-O18 / 40 110 90 10,2 27,2 47,7 MEAS6-O19 / 160 110 90 10,5 25,3 46,1 MEAS6-O20 3 / 110 90 8,1 35,3 58,5 MEAS4 / / / / 16 15,7 / MEAS4-O21 / 20 90 90 9,5 24,3 40,6 MEAS4-O22 / 80 90 90 9,4 27,2 41,2 MEAS4-O23 / 160 90 90 9 27,7 43,7 MEAS4-O24 2 / 90 90 8,7 27,3 45,6 Kochung für die Bleiche / / / / 17,2 14,4 / Grosse O-Stufe / 20 90 90 10,9 21,3 36,6 With a Ausgangsskappazahl in the unbleached pulp of 19.5 this could be lowered depending on temperature and amount of alkali up to half. Here, MEA proved to be very effective, however, with 20% MEA / pulp being needed to reach a kappa number of 10.9 at 90 ° C, which is suitable for further bleaching of the pulp (high O stage). The resulting bleach liquor can be separated in a wash and used to wash the Kocherstoffes. It can then be worked up together with the digestion solution (chemical recovery). Table 3 NaOH (%) MEA deployment (%) Temp. Time (min) Kappa number Whiteness (% ISO) Delignification degree (%) MEAS6 / / / / 19.5 15.1 / MEAS6-O1 / 10 90 90 13 18.7 33.3 MEAS6-O2 / 20 90 90 12.3 19.8 37 MEAS6-O3 / 40 90 90 11.5 20.1 41 MEAS6-O4 / 80 90 90 10.8 23 44.6 MEAS6-O5 / 120 90 90 10.8 26.05 44.6 MEAS6-O6 / 160 90 90 9.5 26.3 51.3 MEAS6-O7 2 / 90 90 10.6 24.6 45.6 MEAS6-O8 3 / 90 90 9.5 26.9 51.3 MEAS6-O9 / 10 100 90 12.6 22 35.4 MEAS6-O10 / 20 100 90 11.6 24.4 40.5 MEAS6-O11 / 40 100 90 10.8 26.9 44.6 MEAS6-O12 / 80 100 90 10.6 28.6 45.6 MEAS6-O13 / 120 100 90 10.7 28.6 45.1 MEAS6-O14 / 160 100 90 10.5 28.6 46.1 MEAS6-O15 2 / 100 90 9.7 28.2 50.2 MEAS6-O16 3 / 100 90 9.4 31.1 51.8 MEAS6-O17 / 10 110 90 10.2 24.8 47.7 MEAS6-O18 / 40 110 90 10.2 27.2 47.7 MEAS6-O19 / 160 110 90 10.5 25.3 46.1 MEAS6-O20 3 / 110 90 8.1 35.3 58.5 MEAS4 / / / / 16 15.7 / MEAS4-O21 / 20 90 90 9.5 24.3 40.6 MEAS4-O22 / 80 90 90 9.4 27.2 41.2 MEAS4-O23 / 160 90 90 9 27.7 43.7 MEAS4-O24 2 / 90 90 8.7 27.3 45.6 Cooking for the bleach / / / / 17.2 14.4 / Great O level / 20 90 90 10.9 21.3 36.6

Anmerkungen:Remarks:

  • Bei allen O-Versuchen Stoffdichte 20%, O-Druck 6 bar, Ausbeute nach O-Stufe: 97,2%In all O experiments consistency 20%, O-pressure 6 bar, yield after O level: 97.2%

Beispiel 6 (Bleiche der MEA-Zellstoffe)Example 6 (Bleaching of MEA pulps)

Der mit Sauerstoff delignifizierte Zellstoff mit einer Kappazahl von 10,9 wurde in einer völlig chlorfreien Bleichsequenz (TCF) und einer Bleichsequenz unter Verwendung geringer Mengen an Chlordioxid (D) gebleicht. Jede Bleichstufe wurde optimiert und die optimierten Bedingungen in der Gesamtsequenz zur Bleiche einer größeren Zellstoffmenge zu Ermittlung der papiermacherischen Eigenschaften der Zellstoffe eingesetzt.Of the pulp delignified with oxygen and having a kappa number of 10.9 was used in a completely chlorine-free bleaching sequence (TCF) and a bleaching sequence using small amounts of chlorine dioxide (D) bleached. Each bleaching stage has been optimized and the optimized ones Conditions in the overall sequence for bleaching a larger one Pulp amount to determine the papermaking properties used the pulps.

Nach der Sauerstoffstufe wurde der Stoff in einer Kompfexbildnerstufe (Q) zur Entfernung von Schwermetallen behandelt. Es wurden verschiedene Komplexbildner bzw. Komplexbildnerkombinationen verwendet (sh. Tabelle 4). Zur Verbesserung der Löslichkeit der Schwermetalle wurde der Stoff mit Schwefelsäure auf pH-Werte zwischen 4 und 2,5 eingestellt, Nach 30 min Behandlungsdauer bei 60°C erfolgte die Entfernung der komplexierten Metalle in einer Wäsche. Anschließend wurden die Stoffe in einer mit Peroxid verstärkten Sauerstoffstufe (OP) und alternativ nur mit Peroxid gebleicht. Die Bedingungen dieser Stufen wurden variiert, um optimale Bedingungen zu finden (sh. Tabelle 4). Die Ergebnisse zeigen, dass eine stärkere Absenkung des pH-Wertes in der Q-Stufe die Wirksamkeit der nachfolgenden Bleichstufe verbessert. Bezüglich der Bleichwirkung war die OP-Stufe der P-Stufe unter Berücksichtigung des Peroxideinsatzes überlegen. Aus diesem Grund wurde in den weiteren Bleichsequenzen die OP-Stufe verwendet.To the oxygen level became the substance in a complexing agent stage (Q) treated to remove heavy metals. There were different Complexing agent or complexing agent combinations used (see Table 4). To improve the solubility of heavy metals the substance was mixed with sulfuric acid at between pH 4 and 2.5, after 30 min treatment at 60 ° C. the removal of the complexed metals took place in a wash. Subsequently, the substances were in a peroxide-reinforced Oxygen stage (OP) and alternatively bleached only with peroxide. The Conditions of these stages have been varied to optimum conditions to find (see Table 4). The results show that a stronger Lowering the pH in the Q-stage the effectiveness of the following Improved bleaching stage. Regarding the bleaching effect was consider the OP level of the P-stage taking into account the peroxide use. For this reason, the OP stage became the further bleaching sequences used.

Wie bereits erwähnt, wurden in der Endbleiche der Zellstoffe sowohl Chlordioxid (D) als auch Ozon (Z) eingesetzt (sh. Tabelle 5). In diesen Stufen wurden nochmals Komplexbildner zugesetzt, um die Ozonstufe und die abschließende Peroxidstufe (P) selektiver zu gestalten.As already mentioned were in the final bleaching of the pulps both chlorine dioxide (D) and ozone (Z) are used (see Table 5). In these steps, complexing agents were added again to the ozone stage and the final peroxide stage (P) more selective to design.

Die Chlordioxidstufe wurde hinsichtlich des Chemikalieneinsatzes nochmals optimiert und für die Bleiche der Großcharge eine Menge von 0,2% Chlordioxid/Zellstoff festgelegt. In der Ozonbehandlung wurden konstant 0,35% Ozon eingesetzt. Für beide Bleichvarianten wurde abschließend eine Peroxidstufe verwendet, die hinsichtlich des Chemikalieneinsatzes nochmals optimiert wurde. In der abschließenden Bleiche der Großchargen wurden jeweils 2% H2O2 sowie 2% NaOH verwendet.The chlorine dioxide level was further optimized with regard to the use of chemicals, and an amount of 0.2% chlorine dioxide / cellulose was determined for the bleaching of the large batch. In the ozone treatment a constant 0.35% ozone was used. For both bleaching variants, a peroxide stage was finally used, which was further optimized with regard to the use of chemicals. In the final bleaching of the large batches, 2% H 2 O 2 and 2% NaOH were used.

Der in der Sequenz O-OP-(DQ)-P erreichte Endweißgrad betrug 79,8% ISO während in der Sequenz O-OP-(ZQ)-P ein Weißgrad von 80,1% ISO erreicht wurde (Tab. 5). Dies ist für die meisten Einsatzgebiete von Strohzellstoffen ein ausreichender Weißgrad. Tabelle 4 NaOH (%) H2O2 (%) DTPA (%) DTPMPA (%) MgSO4 (%) Na2 SiO3 (%) T (°C) Zeit (min) Kappazahl Weißgrad Rest-H2O2 Grad der Delegnif. (%) O / / / / / / / / 10,9 21,3 / / Q* / / 0,2 / / / 60 30 10,9 28,1 / / OP1 2,5 4 / 0,05 0,1 / 98 90 5,8 51,6 0 46,8 OP2 2,5 4 / 0,05 0,1 2 98 90 4,8 62,5 0 56 OP3 2,5 4 / 0,05 0,1 2 98 90 4,6 63,5 0 57,8 OP4 2 3 / 0,05 0,1 2 98 90 5 61,2 0 54,1 Q** / / 0,2 / / / 60 30 10,9 29,8 / / OP5 2 1 / / / 2 98 90 5,6 53,3 0 48,6 OP6 2 1,5 / / / 2 98 90 5 59,3 0 54,1 OP7 2 2 / / / 2 98 90 4,7 60,4 0 56,9 OP8 2 2,5 / / / 2 98 90 4,7 63 0 59,9 OP-Gross 2 1,5 / / / 2 98 90 4,8 56 0 56 Q*** / / 0,2 / / / 60 30 4,8 57 / / P1 1,5 1 / / / 2 80 240 3,4 50,5 0 29,2 P2 1,75 2 / / / 2 80 240 3,3 50,2 0 31,2 P3 2 3 / / / 2 80 240 3,2 49,3 0 33,3 P4 2,25 4 / / / 2 80 240 3,2 55 0 33,3 P5 1,5 1 / / / 3 80 120 3,3 54,1 0 31,2 P6 1,75 2 / / / 3 80 120 3,2 55,6 0 33,3 P7 2 3 / / / 3 80 120 3,2 57,6 0 33,3 P8 2,25 4 / / / 3 80 120 3,2 58,8 0 33,3 P9 1,5 1 / / / 3 70 120 3,3 55,6 0 31,2 P10 1,75 2 / / / 3 70 120 3,3 56,2 0 31,2 P11 2 3 / / / 3 70 120 3,2 55,4 0 33,3 P12 2,25 4 / / / 3 70 120 3,2 57,7 0 33,3 The final whiteness reached in the sequence O-OP- (DQ) -P was 79.8% ISO while in the sequence O-OP- (ZQ) -P a whiteness of 80.1% ISO was achieved (Table 5). This is a sufficient degree of whiteness for most uses of straw pulp. Table 4 NaOH (%) H 2 O 2 (%) DTPA (%) DTPMPA (%) MgSO 4 (%) Na 2 SiO 3 (%) T (° C) Time (min) Kappa number whiteness Residual H 2 O 2 Degree of Delegnif. (%) O / / / / / / / / 10.9 21.3 / / Q * / / 0.2 / / / 60 30 10.9 28.1 / / OP1 2.5 4 / 0.05 0.1 / 98 90 5.8 51.6 0 46.8 OP2 2.5 4 / 0.05 0.1 2 98 90 4.8 62.5 0 56 OP3 2.5 4 / 0.05 0.1 2 98 90 4.6 63.5 0 57.8 OP4 2 3 / 0.05 0.1 2 98 90 5 61.2 0 54.1 Q ** / / 0.2 / / / 60 30 10.9 29.8 / / OP5 2 1 / / / 2 98 90 5.6 53.3 0 48.6 OP6 2 1.5 / / / 2 98 90 5 59.3 0 54.1 OP7 2 2 / / / 2 98 90 4.7 60.4 0 56.9 OP8 2 2.5 / / / 2 98 90 4.7 63 0 59.9 OP-Gross 2 1.5 / / / 2 98 90 4.8 56 0 56 Q *** / / 0.2 / / / 60 30 4.8 57 / / P1 1.5 1 / / / 2 80 240 3.4 50.5 0 29.2 P2 1.75 2 / / / 2 80 240 3.3 50.2 0 31.2 P3 2 3 / / / 2 80 240 3.2 49.3 0 33.3 P4 2.25 4 / / / 2 80 240 3.2 55 0 33.3 P5 1.5 1 / / / 3 80 120 3.3 54.1 0 31.2 P6 1.75 2 / / / 3 80 120 3.2 55.6 0 33.3 P7 2 3 / / / 3 80 120 3.2 57.6 0 33.3 P8 2.25 4 / / / 3 80 120 3.2 58.8 0 33.3 P9 1.5 1 / / / 3 70 120 3.3 55.6 0 31.2 P10 1.75 2 / / / 3 70 120 3.3 56.2 0 31.2 P11 2 3 / / / 3 70 120 3.2 55.4 0 33.3 P12 2.25 4 / / / 3 70 120 3.2 57.7 0 33.3

Anmerkungen:Remarks:

  • Q*: pH Anfang 4 – pH Ende 4,5Q *: pH beginning 4 - pH end 4,5
  • Q**: pH Anfang 2,8 – Ende 3,2Q **: pH beginning 2.8 - end 3.2
  • Q***: pH Anfang 2,5 – pH Ende 3Q ***: pH beginning 2.5 - pH end 3

Tabelle 5 ClO2 (%) Ozon (%) NaOH (%) H2O2 (%) DTP A (%) DTPM PA (%) Mg SO4 (%) Na2 SiO3 (%) T (°C) Zeit (min) Kappazahl Weißgrad Rest-H2O2 (%) Grad der Delegnif. (%) OP / / 2 1,5 / / / 2 98 90 4,8 56 / 56 D(Q)1 0,2 / / / 0,2 / / / 70 120 3,2 66,5 / 33,3 D(Q)2 0,4 / / / 0,2 / / / 70 120 3 67,2 / 37,5 D(Q)3 0,6 / / / 0,2 / / / 70 120 2,7 68,4 / 43,7 D(Q)gross 0,2 / / / 0,2 70 120 3,3 69,8 / 31,2 D(Q)P1 / / 1,5 2 / / / 2 70 30 3 70,9 99,1 6,2 D(Q)P2 / / 1,5 2 / / / 2 70 30 2,7 71,5 99,6 10 D(Q)P3 / / 1,5 2 / / / 2 70 30 2,4 73,8 99,2 11,1 Dg(Q)P1 / / 2 2 / / / 3 70 120 2,7 78,7 98,9 18,2 Dg(Q)P2 / / 2,5 4 / / / 3 80 240 2,5 80,9 40,2 24,2 Dg(Q)P3 / / 2 2 / / / 3 80 240 2,7 79,7 66,6 18,2 Dg(Q)P4 / / 2,25 3 / / / 3 80 240 2,6 80,1 62,8 21,2 Dg(Q)P5 / / 2,5 4 / / 0,2 / 80 240 2,7 80,2 41,3 18,2 Dg(Q)Pgross / / 2 2 / / 0,2 / 80 240 2,7 79,8 42,2 18,2 Z(Q)gross / 0,35 / / 0,2 / / / 50 9,59 1,2 78,62 / 75 Z(Q)P1 / / 1 0,5 / / 0,2 / 70 120 0,9 78,7 88 25 Z(Q)P2 / / 1,2 1 / / 0,2 / 70 120 0,8 78,9 74 33,3 Z(Q)P3 / / 2 2 / / 0,2 / 80 120 0,8 81,4 67 33,3 Z(Q)Pgross / / 2 2 / / 0,2 / 80 120 0,8 80,5 89,8 33,3 Table 5 ClO 2 (%) Ozone (%) NaOH (%) H 2 O 2 (%) DTP A (%) DTPM PA (%) Mg SO 4 (%) Na 2 SiO 3 (%) T (° C) Time (min) Kappa number whiteness Residual H 2 O 2 (%) Degree of Delegnif. (%) operating room / / 2 1.5 / / / 2 98 90 4.8 56 / 56 D (Q) 1 0.2 / / / 0.2 / / / 70 120 3.2 66.5 / 33.3 D (Q) 2 0.4 / / / 0.2 / / / 70 120 3 67.2 / 37.5 D (Q) 3 0.6 / / / 0.2 / / / 70 120 2.7 68.4 / 43.7 D (Q) large 0.2 / / / 0.2 70 120 3.3 69.8 / 31.2 D (Q) P1 / / 1.5 2 / / / 2 70 30 3 70.9 99.1 6.2 D (Q) P2 / / 1.5 2 / / / 2 70 30 2.7 71.5 99.6 10 D (Q) P3 / / 1.5 2 / / / 2 70 30 2.4 73.8 99.2 11.1 Dg (Q) P1 / / 2 2 / / / 3 70 120 2.7 78.7 98.9 18.2 Dg (Q) P2 / / 2.5 4 / / / 3 80 240 2.5 80.9 40.2 24.2 Dg (Q) P3 / / 2 2 / / / 3 80 240 2.7 79.7 66.6 18.2 Dg (Q) P4 / / 2.25 3 / / / 3 80 240 2.6 80.1 62.8 21.2 Dg (Q) P5 / / 2.5 4 / / 0.2 / 80 240 2.7 80.2 41.3 18.2 Dg (Q) Pgross / / 2 2 / / 0.2 / 80 240 2.7 79.8 42.2 18.2 Z (Q) large / 0.35 / / 0.2 / / / 50 9.59 1.2 78.62 / 75 Z (Q) P1 / / 1 0.5 / / 0.2 / 70 120 0.9 78.7 88 25 Z (Q) P2 / / 1.2 1 / / 0.2 / 70 120 0.8 78.9 74 33.3 Z (Q) P3 / / 2 2 / / 0.2 / 80 120 0.8 81.4 67 33.3 Z (Q) Pgross / / 2 2 / / 0.2 / 80 120 0.8 80.5 89.8 33.3

Beispiel 7 (Technologische Eigenschaften von MEA-Zellstoffen)Example 7 (Technological properties of MEA pulps)

Die Tabellen 6 bis 8 enthalten technologische und optische Werte eines ungebleichten und des gleichen Zellstoffs, der in den beiden unterschiedlichen Sequenzen gebleicht wurde. Die ermittelten Werte sind für Weizenstrohzellstoffe sehr gut, insbesondere wenn man die hohen Ausbeuten der Zellstoffe berücksichtigt. Die Festigkeitswerte steigen nach der Bleiche sogar noch an, was für Zellstoffe, die in konventionellen Verfahren hergestellt werden, nicht der Fall ist. Dies dürfte auch auf die schonenden Aufschlussbedingungen des MEA-Verfahrens zurückzuführen sein. Die Bleiche reduziert etwas den hohen Hemicellulosengehalt der MEA-Zellstoffe, was sich positiv auf die Festigkeiten auswirkt.The Tables 6 to 8 contain technological and optical values of a unbleached and of the same pulp, which in the two different Sequences was bleached. The values determined are for wheat straw pulps very good, especially considering the high yields of the pulps considered. The strength values increase after bleaching even on what pulps, in conventional Procedures are produced, not the case. This is likely also on the gentle digestion conditions of the MEA process be due. The bleaching reduces something the high hemicellulose content of MEA pulps, which is positive affects the strengths.

Durchgeführte Vergleiche zwischen Weizenstrohzellstoffen, hergestellt im MEA-Verfahren und im konventionellen Soda/AQ Verfahren, haben gezeigt, dass MEA-Zellstoffe den entsprechenden Soda-Stoffen technologisch überlegen sind. Tabelle 6 Rohstoff Weizenstroh Chemikalieneinsatz 200% Ausbeute: 56,6% Gutstoff:54,80% Aufschluss: MEA Kappazahl: 17,2/ Weißgrad des eingebleichten Stoffes init. 14,4% ISO Viskosität: WS 32-34; MEAS 17-19 1. Mahlgrad 2. Mahlgrad 3. Mahlgrad 4. Mahlgrad 5. Mahlgrad 6. Mahlgrad Mahlgrad Mahlgrad Mahlgrad Mahlgrad °SR 33 42,5 47,5 55,5 40 45 50 Mahlgrad CSF ml 383 279 235 177 304 256 216 Mahldauer min 0 1 2 5 1 2 3 Spez. Volumen cm3/g 2,2 2,22 1,89 1,8 2,22 2,06 1,86 Reißlänge km 6,23 6,84 7,23 7,55 6,68 7,04 7,33 Berstdruck kPa 226 272 288 310 260 280 295 Berstdruck 80 g/m2 kPa 244 299 315 341 285 307 323 Druckreißfestk. cN 24,9 24 22,7 22,7 24 23 23 Druckreißfestk. 100 g/m2 cN 33,6 32,9 31,2 31,3 33 32 31 Falzzahl Festigkeitswert 4,6 4,7 4,7 4,9 4,7 4,7 4,8 Tensile-Index Nm/g 61,2 67,1 70,9 74,1 65,5 69 71,9 Tear-Index mN·m2/g 3,4 3,3 3,1 3,1 3,3 3,2 3,1 Burst-Index kPa·m2/g 3,1 3,7 3,9 4,3 3,6 3,8 4,0 Absorptionsk. m2/kg 12,06 11,01 10,23 10,39 11,29 10,62 10,28 Opazität 80 g/m2 % 98,9 98,3 97,6 97,5 98,5 98 97,6 LSK m2/kg 24,6 21,6 19,2 18,7 22,4 20,4 19,0 Weißgrad an RK-Blatt % ISO 24,6 23,4 22,9 22,2 Porosität ml/min 52 33 31 28 Rauhigkeit ml/min 2336 3566 3000 2829 Gurley sek 230 330 356 418 Comparisons between wheat straw pulps produced in the MEA process and in the conventional soda / AQ process have shown that MEA pulps are technologically superior to the corresponding soda pulps. Table 6 raw material wheat straw Chemical use 200% Yield: 56.6% Accepted stock: 54.80% digestion: MEA Kappa number: 17.2 / Whiteness of the bleached fabric init. 14.4% ISO Viscosity: WS 32-34; MEAS 17-19 1. Grinding degree 2. Grinding degree 3. Grinding degree 4. Grinding degree 5. Grinding degree 6. Grinding degree freeness freeness freeness freeness ° SR 33 42.5 47.5 55.5 40 45 50 Grinding degree CSF ml 383 279 235 177 304 256 216 grinding time min 0 1 2 5 1 2 3 Specific volume cm 3 / g 2.2 2.22 1.89 1.8 2.22 2.06 1.86 breaking length km 6.23 6.84 7.23 7.55 6.68 7.04 7.33 Burst pressure kPa 226 272 288 310 260 280 295 Bursting pressure 80 g / m 2 kPa 244 299 315 341 285 307 323 Druckreißfestk. cN 24.9 24 22.7 22.7 24 23 23 Druckreißfestk. 100 g / m 2 cN 33.6 32.9 31.2 31.3 33 32 31 folding endurance strength value 4.6 4.7 4.7 4.9 4.7 4.7 4.8 Tensile index Nm / g 61.2 67.1 70.9 74.1 65.5 69 71.9 Tear Index mN · m 2 / g 3.4 3.3 3.1 3.1 3.3 3.2 3.1 Burst index kPa · m 2 / g 3.1 3.7 3.9 4.3 3.6 3.8 4.0 Absorptionsk. m 2 / kg 12.06 11.01 10.23 10.39 11.29 10.62 10.28 Opacity 80 g / m 2 % 98.9 98.3 97.6 97.5 98.5 98 97.6 LSK m 2 / kg 24.6 21.6 19.2 18.7 22.4 20.4 19.0 Whiteness at RK sheet % ISO 24.6 23.4 22.9 22.2 porosity ml / min 52 33 31 28 roughness ml / min 2336 3566 3000 2829 Gurley sec 230 330 356 418

Anmerkungen:Remarks:

  • Papier Weizenstroh MEA32-34 ungebleicht (15.10.2008)Paper wheat straw MEA32-34 unbleached (15/10/2008)
  • 150°C, 150 min, Ausgangsstoff für Bleichuntersuchungen150 ° C, 150 min, starting material for bleaching tests
  • Stoffbezeichnung WS 32-34; MEAS 17-19Substance name WS 32-34; MEAS 17-19

Tabelle 7 Rohstoff Weizenstroh Chemikalienseinsatz. 200% Ausbeute: 56,6% Bleiche OQ(OP)ZP Aufschluss: MEA Kappazahl: 0,8/ Weißgrad des eingebleichten Stoffes 14,4% ISO WG, gebl. 80,5 WS 32-34; MEAS 17-19 1. Mahlgrad 2. Mahlgrad 3. Mahlgrad 4. Mahlgrad 5. Mahlgrad 6. Mahlgrad Mahlgrad Mahlgrad Mahlgrad Mahlgrad °SR 32 42,5 46,5 53,5 40 45 50 Mahlgrad CSF ml 396 279 244 190 304 256 216 Mahldauer min 0 1 2 5 1 2 4 Spez. Volumen cm3/g 2,2 1,91 1,82 1,65 1,98 1,85 1,73 Reißlänge km 6,26 7,31 7,4 7,93 7,06 7,37 7,66 Berstdruck kPa 290 345 347 351 332 346 349 Berstdruck 80 g/m2 kPa 292 341 350 358 329 347 354 Druckreißfestk. cN 28,8 28,5 26,8 24,2 29 27 26 Druckreißfestk. 100 g/m2 cN 36,3 35,2 33,8 30,9 35 34 32 Falzzahl Festigkeitswert 4,8 5,1 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 Tensile-Index Nm/g 61,5 71,7 72,6 77,8 69,3 72,3 75,2 Tear-Index mN·m2/g 3,6 3,5 3,4 3,1 3,5 3,4 3,2 Burst-Index kPa·m2/g 3,7 4,3 4,4 4,5 4,1 4,3 4,4 Absorptionsk. m2/kg 0,25 0,26 0,29 0,48 0,26 0,28 0,38 Opazität 80 g/m2 % 74,8 71,6 69,6 69 72,3 70,3 69,3 LSK m2/kg 24,4 20,1 18,5 15,5 21,1 19,1 17,0 Weißgrad an RK-Blatt % ISO 81,7 80 78,1 71,5 Porosität ml/min 64 45 37 20 Rauhigkeit ml/min 1823 2416 2983 3019 Gurley sek 179 307 382 612 Table 7 raw material wheat straw Chemicals. 200% Yield: 56.6% Bleach OQ (OP) ZP digestion: MEA Kappa number: 0.8 / Whiteness of the blended fabric 14,4% ISO Shared flat, gebl. 80.5 WS 32-34; MEAS 17-19 1. Grinding degree 2. Grinding degree 3. Grinding degree 4. Grinding degree 5. Grinding degree 6. Grinding degree freeness freeness freeness freeness ° SR 32 42.5 46.5 53.5 40 45 50 Grinding degree CSF ml 396 279 244 190 304 256 216 grinding time min 0 1 2 5 1 2 4 Specific volume cm 3 / g 2.2 1.91 1.82 1.65 1.98 1.85 1.73 breaking length km 6.26 7.31 7.4 7.93 7.06 7.37 7.66 Burst pressure kPa 290 345 347 351 332 346 349 Bursting pressure 80 g / m 2 kPa 292 341 350 358 329 347 354 Druckreißfestk. cN 28.8 28.5 26.8 24.2 29 27 26 Druckreißfestk. 100 g / m 2 cN 36.3 35.2 33.8 30.9 35 34 32 folding endurance strength value 4.8 5.1 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 Tensile index Nm / g 61.5 71.7 72.6 77.8 69.3 72.3 75.2 Tear Index mN · m 2 / g 3.6 3.5 3.4 3.1 3.5 3.4 3.2 Burst index kPa · m 2 / g 3.7 4.3 4.4 4.5 4.1 4.3 4.4 Absorptionsk. m 2 / kg 0.25 0.26 0.29 0.48 0.26 0.28 0.38 Opacity 80 g / m 2 % 74.8 71.6 69.6 69 72.3 70.3 69.3 LSK m2 / kg 24.4 20.1 18.5 15.5 21.1 19.1 17.0 Whiteness at RK sheet % ISO 81.7 80 78.1 71.5 porosity ml / min 64 45 37 20 roughness ml / min 1823 2416 2983 3019 Gurley sec 179 307 382 612

Anmerkungen:Remarks:

  • Weizenstroh MEA32-34 OQ(OP)(ZQ)P-1 (15.10.2008)Wheat straw MEA32-34 OQ (OP) (ZQ) P-1 (15.10.2008)
  • 150°C, 150 min, gebleicht150 ° C, 150 min, bleached
  • Stoffbezeichnung WS 32-34; MEAS 17-19Substance name WS 32-34; MEAS 17-19

Tabelle 8 Rohstoff Weizenstroh Chemikalieneinsatz 200% Ausbeute: 56,6% Bleiche OQ(OP)DP Aufschluss: MEA Kappazahl: 2,7/ Weißgrad des eingebleichten Stoffes 14,4% ISO WG, gebl. 79,8 WS 32-34; MEAS 17-19 1. Mahlgrad 2. Mahlgrad 3. Mahlgrad 4. Mahlgrad 5. Mahlgrad 6. Mahlgrad Mahlgrad Mahlgrad Mahlgrad Mahlgrad °SR 34,5 45 48,5 55 40 45 50 Mahlgrad CSF ml 364 256 227 180 304 256 216 Mahldauer min 0 1 2 5 1 1 3 Spez. Volumen cm3/g 1,98 1,79 1,78 1,69 1,88 1,79 1,76 Reißlänge km 6,41 7,27 7,48 8,02 6,86 7,27 7,61 Berstdruck kPa 290 339 346 357 315 339 349 Berstdruck 80 g/m2 kPa 300 343 357 369 323 343 360 Druckreißfestk. cN 28 28,1 26,4 24,2 28 28 26 Druckreißfestk. 100 g/m2 cN 36,2 35,6 34 31,2 36 36 33 Falzzahl Festigkeitswert 4,8 5,1 5,0 5,0 5,0 5,1 5,0 Tensile-Index Nm/g 62,9 71,3 73,4 78,6 67,3 71,3 74,6 Tear-Index mN·s m2/q 3,6 3,6 3,4 3,1 3,6 3,6 3,3 Kurst-Index kPa·m2/g 3,8 4,3 4,5 4,6 4 4,3 4,5 Absorptionsk. m2/kg 0,3 0,32 0,32 0,48 0,31 0,32 0,36 Opazität 80 g/m2 % 75 72,7 70,8 69 73,8 72,7 70,4 LSK m2/kg 23,3 20,6 18,8 15,6 21,9 20,6 18,1 Weißgrad an RK-Blatt % ISO 78,6 76,8 76,7 71,5 Porosität ml/min 43 25 22 18 Rauhigkeit ml/min 1095 1410 1320 2461 Gurley sek 264 471 574 745 Table 8 raw material wheat straw Chemical use 200% Yield: 56.6% Bleach OQ (OP) DP digestion: MEA Kappa number: 2.7 / Whiteness of the blended fabric 14,4% ISO Shared flat, gebl. 79.8 WS 32-34; MEAS 17-19 1. Grinding degree 2. Grinding degree 3. Grinding degree 4. Grinding degree 5. Grinding degree 6. Grinding degree freeness freeness freeness freeness ° SR 34.5 45 48.5 55 40 45 50 Grinding degree CSF ml 364 256 227 180 304 256 216 grinding time min 0 1 2 5 1 1 3 Specific volume cm 3 / g 1.98 1.79 1.78 1.69 1.88 1.79 1.76 breaking length km 6.41 7.27 7.48 8.02 6.86 7.27 7.61 Burst pressure kPa 290 339 346 357 315 339 349 Bursting pressure 80 g / m 2 kPa 300 343 357 369 323 343 360 Druckreißfestk. cN 28 28.1 26.4 24.2 28 28 26 Druckreißfestk. 100 g / m 2 cN 36.2 35.6 34 31.2 36 36 33 folding endurance strength value 4.8 5.1 5.0 5.0 5.0 5.1 5.0 Tensile index Nm / g 62.9 71.3 73.4 78.6 67.3 71.3 74.6 Tear Index mN · sm 2 / q 3.6 3.6 3.4 3.1 3.6 3.6 3.3 Kurst Index kPa · m 2 / g 3.8 4.3 4.5 4.6 4 4.3 4.5 Absorptionsk. m 2 / kg 0.3 0.32 0.32 0.48 0.31 0.32 0.36 Opacity 80 g / m 2 % 75 72.7 70.8 69 73.8 72.7 70.4 LSK m 2 / kg 23.3 20.6 18.8 15.6 21.9 20.6 18.1 Whiteness at RK sheet % ISO 78.6 76.8 76.7 71.5 porosity ml / min 43 25 22 18 roughness ml / min 1095 1410 1320 2461 Gurley sec 264 471 574 745

Anmerkungen:Remarks:

  • Weizenstroh MEA32-34 OQ(OP)(DQ)P (15.10.2008)Wheat straw MEA32-34 OQ (OP) (DQ) P (15.10.2008)
  • 150°C, 150 min, gebleicht150 ° C, 150 min, bleached
  • Stoffbezeichnung WS 32-34; MEAS 17-19Substance name WS 32-34; MEAS 17-19

Beispiel 8 (Elementaranalyse der im Aufschluss in Lösung gegangenen Ablaugensubstanzen nach Rückgewinnung des MEA)Example 8 (elemental analysis of the digest dissolved waste liquors after recovery of the MEA)

Die Verwendung von niedrig siedenden organischen Lösungsmitteln zur Zellstoffherstellung ermöglicht die Trennung des Lösungsmittels und der in Lösung gegangenen Komponenten des Aufschlussguts mittels Destillation. Während das Lösungsmittel wiederverwendet wird, muss für die gelösten Substanzen eine Verwendung gefunden werden. In konventionellen Verfahren ist dies die energetische Nutzung, verbunden mit der Rückgewinnung der anorganischen Aufschlusschemikalien.The use of low-boiling organic solvents for pulp production made possible light the separation of the solvent and the gone into solution components of digestion by distillation. While the solvent is being reused, a use has to be found for the solutes. In conventional processes, this is the energetic use associated with the recovery of the inorganic digestion chemicals.

Beim MEA-Aufschluss ist neben der Verbrennung der aufkonzentrierten Ablaugensubstanz nach Abdestillation des MEA auch die Verwendung der gelösten Lignocellulosen als Chemierohstoff denkbar oder als organischer Dünger mit Langzeitwirkung. Letztere Verwertung erfordert einen möglichst hohen Stickstoffgehalt. Dieser Stickstoff wird im Gegensatz zu anorganisch gebundenem Stickstoff langsam durch mikrobielle Zersetzung des Substrats an den Boden abgegeben. Lignocellulosen haben darüber hinaus ein großes Wasseraufnahme- und Wasserbindungsvermögen und erhöhen das Porenvolumen von Böden. Wie aus Tabelle 9 hervorgeht, wurden in MEA-freien Ablaugen ca. 6% organisch gebundener Stickstoff nachgewiesen. Tabelle 9 (Elementaranalyse) ThermoQuest EA 1112 Substanz Analysendatum Stickstoff (%) Kohlenstoff (%) Wasserstoff (%) Sauerstoff (%) Messwert Mittelwert Messwert Mittelwert Messwert Mittelwert MW Weizenstroh 016 Weizenstroh 017 08/11/2008 08/11/2008 0,46 0,44 0,45 41,83 41,93 41,88 5,66 5,57 5,61 52,05 MB1 Rückstand 1 p2 034 MB1 Rückstand 1 p2 035 08/11/2008 08/11/2008 5,98 6,07 6,02 47,16 47,75 47,45 6,39 6,50 6,44 40,08 MB1 Rückstand 2 p2 036 MB1 Rückstand 2 p2 037 08/11/2008 08/11/2008 6,91 6,93 6,92 45,34 45,86 45,6 6,79 6,77 6,78 40,7 In MEA digestion, in addition to the combustion of the concentrated waste liquor substance after distilling off the MEA, the use of the dissolved lignocelluloses as a chemical raw material is also conceivable or as an organic fertilizer with a long-term effect. The latter utilization requires the highest possible nitrogen content. This nitrogen, unlike inorganically bound nitrogen, is slowly released to the soil by microbial decomposition of the substrate. Lignocelluloses also have a high water absorption and water binding capacity and increase the pore volume of soils. As shown in Table 9, approximately 6% organically bound nitrogen was detected in MEA-free waste liquors. Table 9 (elemental analysis) ThermoQuest EA 1112 substance analysis date Nitrogen (%) Carbon (%) Hydrogen (%) Oxygen (%) reading Average reading Average reading Average MW Wheat straw 016 wheat straw 017 08/11/2008 08/11/2008 0.46 0.44 0.45 41.83 41.93 41.88 5.66 5.57 5.61 52.05 MB1 residue 1 p2 034 MB1 residue 1 p2 035 08/11/2008 08/11/2008 5.98 6.07 6.02 47.16 47.75 47.45 6,39 6,50 6.44 40.08 MB1 residue 2 p2 036 MB1 residue 2 p2 037 08/11/2008 08/11/2008 6,91 6,93 6.92 45.34 45.86 45.6 6,79 6,77 6.78 40.7

  • *) etwas inhomogen*) something inhomogeneous
  • **) inhomogen**) inhomogeneous
  • ***) sehr inhomogen***) very inhomogeneous

11
Biomassezuleitungbiomass supply
22
KocherStove
33
Katalysatorzuleitungcatalyst supply line
44
MEA-BehälterMEA container
4.14.1
MEA-ZuleitungMEA supply
4.24.2
erste MEA-Rückführungfirst MEA feedback
4.34.3
zweite MEA-Rückführungsecond MEA feedback
4.44.4
MEA-EinleitungMEA Introduction
55
Wasserbehälterwater tank
5.15.1
erste Wasserleitungfirst water pipe
5.25.2
zweite Wasserleitungsecond water pipe
5.35.3
Abwasserleitungsewer
5.45.4
KocherzuleitungKocher supply
5.55.5
dritte Wasserleitungthird water pipe
6.16.1
BiomasseaufschlussleitungBiomass digestion line
6.26.2
ZellstoffweiterleitungPulp forwarding
6.36.3
ZellstoffzuleitungPulp supply
6.46.4
ZellstoffableitungPulp discharge
7.17.1
AblaugeableitungAblaugeableitung
88th
Trenneinrichtungseparator
99
LigninableitungLigninableitung
1010
DelignifizierungseinheitDelignifizierungseinheit
10.110.1
Sauerstoffzuleitungoxygen supply
1111
Destillationseinrichtungdistillation device
1212
FeststoffableitungSolids discharge
1313
Bleicheinheitbleaching unit
13.113.1
BleichmittelzufuhrBleach supply
1414
Filtratableitungfiltrate discharge

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Claims (26)

Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff durch Abtrennen von Lignin aus einer Lignocellulose-haltigen Biomasse in Form von Pflanzen bzw. Pflanzenteilen, wobei die Lignocellulose-haltige Biomasse in einem alkalischen Medium, das Alkanolamin enthält, in einem Kocher aufgeschlossen und gelöstes Lignin von dem erhaltenen Rohzellstoff abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lignocellulose-haltige Biomasse nicht auf Holz zurückgeht und bei einer Temperatur von weniger als etwa 170°C in einem auf Alkanolamin und Wasser beruhenden Aufschlussmittel aufgeschlossen wird, in dem das Gewichtsverhältnis von Alkanolamin zu Wasser auf 80:20 bis 20:80 eingestellt ist, und anfallender Rohzellstoff nach üblichen Verfahren von der Ablauge getrennt wird.A process for obtaining pulp by separating lignin from a lignocellulosic biomass in the form of plants or plant parts, wherein the lignocellulose-containing biomass in an alkaline medium containing alkanolamine, digested in a digester and separated lignin from the resulting raw pulp characterized in that the lignocellulosic biomass is not derived from wood and is digested at a temperature of less than about 170 ° C in an alkanolamine and water based disintegrant in which the weight ratio of alkanolamine to water is 80:20 to 20:80 is set, and resulting raw pulp is separated from the waste liquor by conventional methods. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Lignocellulose-haltigen Biomasse um Einjahrespflanzen handelt.Method according to claim 1, characterized in that that the lignocellulosic biomass is annual is. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Lignocellulose-haltige Biomasse Getreidestroh, insbesondere Weizenstroh, behandelt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that as lignocellulosic biomass grain straw, in particular Wheat straw, being treated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Alkanolamin ein kurzkettiges Alkanolamin, insbesondere ein Alkanolamin mit 1 bis 4 Kohlenstoff-Atomen eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the alkanolamine is a short-chain Alkanolamine, in particular an alkanolamine having 1 to 4 carbon atoms is used. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Alkanolamin Monoethanolamin, Monopropanolamin und/oder Monobutanolamin, insbesondere Monoethanolamin, eingesetzt werden.Method according to claim 4, characterized in that that as alkanolamine monoethanolamine, monopropanolamine and / or Monobutanolamine, especially monoethanolamine, can be used. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Alkanolamin zu Wasser auf 70:30 bis 30:70, insbesondere auf 60:40 bis 40:60 eingestellt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the ratio of alkanolamine to water at 70:30 to 30:70, especially at 60:40 to 40:60 is set. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Alkanolamin zu Wasser auf 53:57 bis 57:53 eingestellt wird.Method according to Claim 6, characterized that the ratio of alkanolamine to water is 53:57 is set to 57:53. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschlusstemperatur auf weniger als etwa 165°C, insbesondere auf weniger als 150°C eingestellt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the digestion temperature less than about 165 ° C, in particular less than 150 ° C is set. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschlusstemperatur auf mehr als etwa 120°C, insbesondere mehr als etwa 140°C eingestellt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the digestion temperature to more than about 120 ° C, especially more than about 140 ° C is set. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschlusstemperatur auf 140 bis 160°C eingestellt wird.Method according to claim 8 or 9, characterized that the digestion temperature is set to 140 to 160 ° C. becomes. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschluss nach dem Aufheizen während einer Zeitdauer von 15 min bis 4 h, insbesondere von 1 h bis 3 h durchgeführt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the digestion after heating for a period of 15 min. to 4 h, in particular from 1 h to 3 h is performed. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschluss während einer Zeitdauer von 2 bis 3 h durchgeführt wird.Method according to claim 11, characterized in that that digestion for a period of 2 to 3 h is performed. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flottenverhältnis von aufzuschließender Biomasse (Trockensubstanz) und Aufschlussmittel Alkanolamin/Wasser auf etwa 8:1 bis 2:1, insbesondere auf etwa 5:1 bis 3:1, eingestellt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the liquor ratio of biomass to be digested (dry substance) and digesting agent Alkanolamine / water to about 8: 1 to 2: 1, especially about 5: 1 to 3: 1, is set. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschluss im Kocher kontinuierlich durchgeführt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the digestion is carried out continuously in the digester. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschluss in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt wird, insbesondere in Form eines Chinons.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the digestion in the presence of a catalyst, in particular in the form of a Chinon. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator Anthrachinon gewählt wird.Method according to claim 15, characterized in that that is chosen as the catalyst anthraquinone. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohzellstoff aus der Ablauge des Kochers durch Fest-/Flüssigtrennung, insbesondere Filtrieren, Pressen oder Zentrifugieren, abgetrennt wird und das anfallende Ablaugenfiltrat, gegebenenfalls nach Eindampfen, an Alkanolamin angereichert und in den Kocher rückgeführt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the raw pulp from the spent liquor of the digester by solid / liquid separation, in particular filtration, pressing or Centrifuging, is separated and the resulting waste liquor filtrate, optionally after evaporation, enriched in alkanolamine and returned to the digester. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der anfallende Rohzellstoff gewaschen und die erhaltene Waschlauge mit der Kochablauge zusammengeführt wird.Method according to claim 17, characterized in that that washed the resulting raw pulp and the resulting wash liquor is brought together with the cooking liquor. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohzellstoff, von der Kochablauge getrennt und gegebenenfalls gewaschen, gebleicht wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the raw pulp, separated from the cooking liquor and optionally washed, bleached becomes. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Bleichen im Rahmen einer Alkanolamin/Sauerstoff-Stufe, mit Alkanolamin als Alkaliquelle, zur weiteren Delignifizierung durchgeführt wird, der gebleichte Zellstoff von anhaftenden flüssigen Anteilen, die noch Alkanolamin enthalten, abgetrennt, insbesondere abgepresst oder filtriert wird, um die an Alkanolamin angereicherte flüssige Phase, insbesondere das Filtrat, wieder dem Kocher zuzuführen.Method according to claim 19, characterized that the bleaching is carried out as part of an alkanolamine / oxygen stage, with alkanolamine as alkali source, for further delignification carried out, the bleached pulp from adherent separated from liquid fractions which still contain alkanolamine, in particular pressed or filtered to the alkanolamine enriched liquid phase, especially the filtrate, to feed back to the stove. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eindampfen, das gegebenenfalls bei verschiedenen Verfahrensschritten durchgeführt wird, mit geringer thermischer Belastung erfolgt, insbesondere in einem Dünnschichtverdampfer, Fallfilmverdampfer oder Röhrenverdampfer.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that evaporation, optionally carried out at different process steps is done with low thermal stress, especially in a thin film evaporator, falling film evaporator or tube evaporator. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Delignifizierung in einem Kocher wiederholt durchgeführt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the delignification is repeated in a cooker. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat, das nach der Maßnahme des Bleichens erhalten worden ist, als Waschlösung zum Waschen des ungebleichten Rohzellstoffs verwendet wird.Method according to at least one of the claims 19 to 22, characterized in that the filtrate, after the Measure of bleaching has been obtained as a washing solution for washing the unbleached raw pulp. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohzellstoff oder der nach dem Bleichen mit dem mit der Alkanola min/Sauerstoff-Stufe erhaltenen Zellstoff einem weitergehenden Bleichen in üblichen ECF- und TCF-Sequenzen unterzogen wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the raw pulp or after bleaching with the alkanolamine / oxygen stage obtained pulp a further bleaching in usual ECF and TCF sequences is subjected. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Bleichen, insbesondere das weitergehende Bleichen des Zellstoffs, durch Einwirkung von Sauerstoff/Wasserstoffperoxid, Wasserstoffperoxid in Gegenwart von NaOH, O3, ClO2 und/oder Formamidinsulfinsäure (FAS) durchgeführt wird.A method according to any one of claims 19 to 24, characterized in that the bleaching, in particular the further bleaching of the pulp, by the action of oxygen / hydrogen peroxide, hydrogen peroxide in the presence of NaOH, O 3 , ClO2 and / or formamidinesulfinic acid (FAS) is performed , Verwendung des nach dem Verfahren gemäß mindestens eines der vorhergehenden Ansprüche erhaltenen Erzeugnisses, gegebenenfalls nach der Alkanolamin-Rückgewinnung, insbesondere der Monoethanolamin-Rückgewinnung, als Papier-, Energie- und Chemierohstoff oder als organischer N-Depotdünger.Use of the according to the method according to at least one of the preceding claims obtained product, optionally after the alkanolamine recovery, in particular monoethanolamine recovery, as a paper, energy and chemical raw material or as organic N-Depot fertilizer.
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